三軸姿態(tài)控制仿真驗(yàn)證系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì).pdf

1、空間飛行器地面仿真與測試是其研制過程中非常重要的環(huán)節(jié)，嚴(yán)格的地面測試將顯著降低其研制風(fēng)險(xiǎn)。然而對于飛行器因姿軌控嚴(yán)重耦合、載荷分離、燃料消耗等因素導(dǎo)致質(zhì)心隨機(jī)變化較大的情況，目前還缺乏有效的仿真測試裝置，本課題針對這種情況，研制了一套三軸姿態(tài)控制仿真驗(yàn)證系統(tǒng)，用于大質(zhì)心偏移情況下推力矢量融合控制技術(shù)的仿真驗(yàn)證。
　　該系統(tǒng)分為上位機(jī)、下位機(jī)、測角系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，本文則主要完成其上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的平衡調(diào)整。上位機(jī)軟件系統(tǒng)又

2、分為平衡控制系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)，平衡控制系統(tǒng)主要任務(wù)是完成電源管理功能、支撐機(jī)構(gòu)控制功能以及氣浮臺的粗精平衡調(diào)整功能；監(jiān)控系統(tǒng)則主要完成系統(tǒng)三軸角度、角速率等信息的監(jiān)控，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲以及歷史數(shù)據(jù)的查詢功能。
　　為完成上述功能，本文設(shè)計(jì)了串口通信模塊、網(wǎng)絡(luò)客戶端模塊、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器模塊作為底層的通信模塊，該通信模塊提供與下位機(jī)以及其他子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的接口，從而保證上位機(jī)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及控制指令發(fā)送功能。依據(jù)控制指令發(fā)送功能可實(shí)現(xiàn)

3、上位機(jī)對下位機(jī)的控制；通過采集、分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的監(jiān)控，因而底層通信模塊實(shí)際上提供了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)。
　　在此基礎(chǔ)之上，為實(shí)現(xiàn)氣浮臺的平衡調(diào)整，本文分析了粗平衡過程中氣浮臺的受力特性，得到其重心偏移與力傳感器測量值之間的關(guān)系；然后分析了精平衡過程中動(dòng)力學(xué)特性，并對臺體運(yùn)動(dòng)過程及其歐拉動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行簡化，得到重心偏移與三軸角加速率之間的大致關(guān)系。經(jīng)過上述重心偏移的分析，可確定平衡滑塊具體的移動(dòng)量，為氣浮臺粗精