星間光通信ATP跟蹤控制環(huán)路研究及FPGA實現(xiàn).pdf

1、海量超高速的光通信將成為未來衛(wèi)星通信星座的技術基礎，空間激光通信技術正處在全面工程實現(xiàn)的前夕?？臻g光束捕獲跟蹤對準ATP(Acquisition,TrackingandPointing)技術成為空間光通信鏈路和網(wǎng)絡的核心支撐性技術，目前已成為研究、關注的重點。同時，通信終端的輕型化和小型化、空間鏈路的可通率和強健性也對ATP技術提出了極高的重量體三積功耗和可靠性指標要求，是空間光通信研究領域所面臨的一大挑戰(zhàn)。 本文對星間光通信A

2、TP子系統(tǒng)的跟蹤控制環(huán)路進行研究、分析與設計，在此基礎上采用FPGA為主芯片，最終實現(xiàn)了跟蹤與對準功能。 本文簡要介紹了星間光通信與ATP技術的概念，及其技術發(fā)展現(xiàn)狀；對ATP子系統(tǒng)中的跟蹤控制結(jié)構(gòu)進行了較全面的研究，并確定了PID跟蹤控制算法。在此基礎上，將ATP跟蹤控制子系統(tǒng)視為線性定常系統(tǒng)，通過解析法和實驗法對子系統(tǒng)的各個控制環(huán)節(jié)的單元器件進行合理建模，得出整個環(huán)路總的開環(huán)及閉環(huán)傳遞函數(shù)，論證了本課題所設計的ATP跟蹤控制

3、環(huán)路的可行性及其視軸輸入為斜坡信號時的理論穩(wěn)態(tài)誤差。 在系統(tǒng)數(shù)學建模的過程中，采用了實驗法對部分控制單元的實際特性進行了測試分析得到其數(shù)學模型，因此本系統(tǒng)的數(shù)學模型更能準確的反映實際跟蹤控制系統(tǒng)的動態(tài)本質(zhì)，從而為實際系統(tǒng)的研制提供了合理的理論基礎。同時，為了便于系統(tǒng)實現(xiàn)部分的PID參數(shù)調(diào)整以尋求較為理想的跟蹤性能，本文深入分析了PID參數(shù)對粗跟蹤控制帶寬的影響，使實際系統(tǒng)的跟蹤控制結(jié)構(gòu)盡可能地得到優(yōu)化。 本文研究了先進復