同步卫星用单摆镜式粗跟踪系统研究

论文摘要

为了满足同步卫星用激光通信光端机粗跟踪系统对重量的要求,本文在对激光通信粗跟踪系统调研的基础上,对常用激光通信粗跟踪系统的结构形式进行了对比和分析,提出了利用一面单反射镜对激光光轴进行调整的粗跟踪结构方案。并利用此结构对同步卫星用激光通信粗跟踪系统进行了轻量化设计,在满足系统技术指标的前提下使系统的重量得到了减轻,提高了系统的工作效率。同时采用多路闭环控制方法设计了粗跟踪系统的控制单元,使系统实现了对准、跟踪功能。分析和实验表明,本粗跟踪系统结构紧凑,整机的体积和重量均比传统结构有很大减小,轻量化效果显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 第二章 粗跟踪系统总体方案研究
• 2.1 同步卫星介绍
• 2.2 同步卫星位置及振动特性分析
• 2.2.1 空间位置特性分析
• 2.2.2 卫星振动特性分析
• 2.3 粗跟踪系统在复合跟踪系统中的作用及其组成
• 2.3.1 粗精复合跟踪系统
• 2.3.2 粗跟踪系统的组成及工作原理
• 2.4 系统主要技术指标分析
• 2.4.1 跟踪范围分析
• 2.4.2 跟踪精度分析
• 2.4.3 跟踪速度分析
• 2.4.4 跟踪带宽分析
• 2.4.5 系统主要技术指标
• 2.5 系统的误差分配
• 本章结论
• 第三章 系统结构模型研究
• 3.1 系统结构形式选择
• 3.1.1 常用粗跟踪转台结构形式
• 3.1.2 单反射镜式结构分析
• 3.2 像旋转分析
• 3.2.1 像旋转形成原因分析
• 3.2.2 像旋引起的解算误差分析
• 3.2.3 像旋转问题解决方法
• 3.3 系统模型建立
• 3.4 系统模型的桌面仿真
• 本章结论
• 第四章 粗跟踪系统结构设计
• 4.1 系统结构组成及工作原理
• 4.1.1 系统组成
• 4.1.2 系统工作原理
• 4.2 系统详细结构设计
• 4.2.1 总体结构设计
• 4.2.2 反射镜尺寸设计
• 4.2.3 反射镜架设计
• 4.2.4 方位轴系设计
• 4.2.5 俯仰轴系设计
• 4.3 系统材料选择
• 4.3.1 机械材料
• 4.3.2 反射镜材料
• 4.4 主要结构部件CAD仿真分析
• 4.4.1 谐振频率分析
• 4.4.2 轴系精度分析
• 4.4.3 刚度及强度分析
• 本章结论
• 第五章 跟踪控制系统研究
• 5.1 跟踪控制系统总体方案设计
• 5.1.1 电流环
• 5.1.2 速度环
• 5.1.3 位置环
• 5.1.4 跟踪控制系统组成及原理
• 5.2 电机及驱动电路设计
• 5.2.1 电机的选择
• 5.2.2 驱动电路的设计
• 5.3 角度测量系统设计
• 5.3.1 角度传感器的选择
• 5.3.2 旋转变压器解算电路设计
• 5.3.3 粗跟踪CCD的选取
• 5.4 校正环节
• 5.4.1 PID调节
• 5.4.2 各环节传递函数
• 5.4.3 控制系统模型
• 5.5 光斑重心的跟踪算法
• 5.6 粗跟踪系统工作流程
• 5.7 跟踪系统仿真分析
• 本章结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献