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题名:
基于模拟电路的快速反射镜控制技术研究
作者: 林俊兰
学位类别: 硕士
答辩日期: 2015-03
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 亓波
关键词: 空间光通信,捕获跟踪瞄准,快速反射镜,模拟电路,控制带宽
学位专业: 信号与信息处理
中文摘要: 在空间光通信系统中,为了建立良好的通信链路并保持该链路,通常采用捕获、跟踪、瞄准(Acquisition, Tracking, Pointing,简称ATP)技术来实现通信双方的精确对准。由于卫星平台的抖动干扰是影响ATP系统跟踪精度的最大影响因素,这就要求ATP系统有很高的控制带宽来抑制平台扰动,从而提高ATP系统的跟踪精度。ATP系统通常采用复合轴结构,即组成粗精跟踪方式。而快速反射镜(Fast Steering Mirror/Fine Steering Mirror,FSM)作为ATP系统精跟踪部分的控制核心,在位置跟踪过程中必须要有足够高的响应速度和控制带宽来抑制粗跟踪的残余高频误差。
本文首先对快速反射镜的发展现状及研究趋势进行了深入调研,顺应快速反射镜大口径、大角行程范围、高控制带宽的发展应用需求,提出了模拟控制方法,并详细介绍了快速反射镜模拟控制技术的发展现状,说明了现有技术的不足。深入分析了快速反射镜系统伺服控制带宽的影响因素,在此基础上对快速反射镜的工作原理进行了分析,通过数学建模和对象特性测量的方法得出了快速反射镜的传递函数。基于上述数据,总结分析了成熟的数字控制方法,为模拟控制的实现提供一定的借鉴和依据。
本文重点探讨了模拟控制方法在提高快速反射镜系统控制带宽上的特点,研究如何在保证系统稳定和跟踪精度的基础之上提高快速反射镜的控制带宽。分析了模拟控制器的实现难点,即降低FSM系统结构谐振频率处的增益较大的峰值,提出了速度反馈电路和陷波器的方法来抑制结构谐振。设计并实现整个模拟控制电路,在电路仿真软件TINA中对模拟电路进行仿真分析。基于上述电路原理制作了印制板电路(PCB),成功了实现了快速反射镜模拟控制的硬件电路。
搭建了快速反射镜实验系统的硬件电路,开展了快速反射镜系统测试,实验结果表明:陷波器成功消除了快速反射镜的结构谐振,拓展了系统可实现的控制带宽。但是由于陷波器造成的相位上的变化,限制了带宽的提高,快速反射镜全模拟控制电路闭环测试结果显示,FSM控制带宽为40Hz,误差信号抑制带宽为32Hz,系统跟踪精度为31.91urad,关于模拟控制技术性能提高有待进一步的研究。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/3010
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作者单位: 中国科学院光电所

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林俊兰. 基于模拟电路的快速反射镜控制技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015.
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