无人机载SAR雷达伺服系统的设计与实现

论文摘要

在某无人机载合成孔径雷达（SAR）系统中,伺服系统驱动天线绕方位和俯仰两轴旋转,以照射地面目标区域并获取目标成像信息。高性能伺服系统对机载雷达系统起着至关重要的作用。由于机载雷达系统对空间、重量、功耗及可靠性的严格限制,传统的控制方式已不能满足要求。而数字化的嵌入式系统面向应用,以计算机技术为基础,软硬件可定制,能够适应无人机载雷达伺服系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求。本文首先对无人机载雷达伺服系统进行了功能分析与综合,阐述了系统的工作原理、工作模式、技术指标及稳定平台技术在系统中的应用。在此基础上论述了该伺服系统的系统架构、核心硬件及软件开发的设计过程。系统以体积小、重量轻、宽温度工作范围的永磁式直流力矩电机作为执行机构；以美国MSK公司的H桥模块作为功率驱动单元；方位、俯仰两轴同轴安装的速率陀螺同时作为速度反馈及姿态稳定的检测元件；自主设计的轴角编码板与旋转变压器构成角度测量与角误差反馈单元；以功能强大,而且具有宽温工作范围ARM-STR750的嵌入式微控制器作为控制平台完成软硬件的一体化设计论文的研究成果完成了一套无人机载雷达伺服系统,该系统的核心是基于嵌入式的全数字一体化驱动控制器。在实际工程应用中,该系统满足了总体单位的使用要求,顺利通过了试验验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外的发展现状
• 1.3 课题主要完成的工作
• 1.4 论文的章节安排
• 第二章 伺服系统功能分析与综合
• 2.1 系统工作原理分析
• 2.1.1 伺服系统主要功能
• 2.1.2 伺服系统工作模式及技术要求
• 2.2 伺服系统主要技术指标
• 2.2.1 总体技术指标
• 2.2.2 电气接口及要求
• 2.3 系统功能综合
• 2.3.1 稳定平台设计
• 2.3.2 坐标系变换
• 2.3.3 伺服系统功能综合
• 2.3.4 系统稳定误差分析
• 2.3.5 技术难点
• 2.4 本章小结
• 第三章 伺服系统的设计与实现
• 3.1 伺服系统基本功能设计
• 3.1.1 设计计算
• 3.1.2 伺服系统功能架构设计
• 3.1.3 伺服系统功能模型
• 3.1.4 伺服系统安全性设计
• 3.2 驱动单元的设计
• 3.2.1 驱动单元组成
• 3.2.2 主要功能
• 3.2.3 驱动原理
• 3.2.4 系统静态、动态设计
• 3.2.5 电磁兼容设计
• 3.3 轴角编码（R/D）
• 3.3.1 AD2S80A的主要特点和技术指标
• 3.3.2 AD2S80A转换器的应用
• 3.4 嵌入式控制单元的设计
• 3.4.1 STR750F2V2T6微处理器的功能及特点
• 3.4.2 控制单元基本功能设计
• 3.5 软件设计
• 3.5.1 软件需求分析
• 3.5.2 软件流程图
• 3.5.3 软件开发平台介绍
• 3.5.4 基本功能模块代码列举
• 3.6 本章小结
• 第四章 伺服系统测试及在整机中的应用
• 4.1 实际技术指标测试
• 4.1.1 两轴运动范围检验
• 4.1.2 定位精度检验
• 4.1.3 测角精度检验
• 4.1.4 步进参数检验
• 4.1.5 稳定精度检验
• 4.2 运行分析
• 4.3 实验结果
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献