基于嵌入式的恒拉力系統(tǒng)研究.pdf

1、在當今中國，深空探測技術的發(fā)展在不斷的深入，會有越來越多的航天器被送入太空或送入星球，航天器也會從以姿態(tài)較少的衛(wèi)星為主轉向各種靈活的便于實現(xiàn)諸多功能的登錄或作業(yè)機器為主。在這之中如果能有一套模擬機構在陸地上通過模擬外太空的重力環(huán)境來評價航天器的動力學性能顯得尤為重要。通常的做法是使用一套低重力模擬裝置來模擬低重力環(huán)境。而吊索式低重力模擬器由于不限制航天器大小，模擬時間任意，可滿足動態(tài)性能等優(yōu)點可以勝任測試航天器動態(tài)性能的任務。在整個吊索

2、式低重力模擬器中，吊索是與航天器直接相連的，它直接提供豎直方向的拉力，它在豎直方向的跟隨顯得尤為重要。本課題依托于航天院所項目，旨在為整個低重力模擬系統(tǒng)提供一套既能提供恒拉力，又能抵消航天器豎直方向移動的一套系統(tǒng)。
　　與航天器相連的吊索部分是由力矩電機直接驅動的。這樣對電機的控制顯得尤為重要。本論文對于控制器設計方面解決的問題主要有兩個方面：其一是系統(tǒng)的建模，能否運用物理學等效建立起與實際系統(tǒng)相近并且方便進行控制器設計的模型是至

3、關重要的，對于系統(tǒng)中鋼絲繩部件，分別采用了剛性等效，彈性等效，微元等效法建立模型來近似實際系統(tǒng)；其二是控制器設計，在模型建立的基礎上，進行控制器設計，由于該控制器會在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)，所以對于控制器設計的要求是階數(shù)盡量低并且滿足給定指標要求。本論文采用頻域法針對模型二和模型三進行控制并使其能滿足給定指標。
　　在工程實現(xiàn)方面，傳統(tǒng)的控制器實現(xiàn)方案是工控機加板卡。這種實現(xiàn)方案由于用戶界面良好，實時性好，開發(fā)方便等優(yōu)點一直很受工程領域

4、的青睞。但它也存在一些缺陷。包括程序后門造成的保密性方面的考量，系統(tǒng)體積過大，不便移動，可擴展性受控于板卡種類等。本課題將做出一套全新的嵌入式控制器，該控制器采用強大的處理芯片，從而使其具有強大的運算能力與運算速度；板子構造采用子板插底板的方式，不同PCB電路板之間功能耦合做到最低，利于板子的擴展。此外，該項目板將加入多種輸入輸出接口，包括CAN，AD/DA，數(shù)字IO，profibus，以太網，串口等接口，這樣就保證了該控制板的通用性。