基于MCS-51單片機小衛星力矩加載地面模擬控制

電子機電論文編號:JD999   論文字數:20753,頁數:60

目     錄
第一章  緒論 1
1.1  課題背景 1
1.2  國內外研究的現狀 1
1.3  目的和意義 2
1.4  課題研究的主要內容 2
第二章  系統總體方案的設計 3
2.1  設計要求 3
2.2  系統方案的確定 5
2.3  本章小結 6
第三章  系統硬件設計 6
3.1  系統硬件總體設計 6
3.2  數字電路的設計 6
3.3模擬電路的設計 15
3.4  系統硬件可靠性設計 17
第4章 控制系統模型的建立和控制算法的生成 20
4.1 控制系統模型的建立環境 20
4.2 控制系統模型的建立 21
4.3 PID控制算法的研究及在本系統中的應用 22
4.3.1 數字PID控制 22
4.3.2 PID控制算法在本系統中的應用 26
4.3.3 本章小節 32
第5章 系統軟件的編制 33
5.1 CPLD程序的編制 33
5.2 單片機控制系統軟件設計及編程環境介紹 36
5.2.1 單片機控制系統主程序設計 37
5.2.2 電機軌跡采集子程序 38
5.2.3 定時器中斷子程序 39
5.2.4 串行口通訊子程序 40
5.3 本章小結 40
 
結  論 41
參考文獻 42
附錄1  系統控制電路板原理圖 44
附錄2  CPLD源程序 45
附錄3  單片機控制源程序 48 

摘要

 衛星在外層空間運行時，衛星姿態是衛星正常工作的基本保證。由于星內運動部件、空間力矩是衛星姿態穩定的干擾因素，因此，在地面實驗中對這些干擾因素進行模擬，對衛星姿態控制系統的研制具有重要的意義。本文基于MCS-51單片機設計了一種小衛星力矩加載地面模擬控制系統，來對這些干擾因素進行模擬。硬件電路以ADuC841單片機為核心，采用光電編碼器和CPLD來采集電機的運動軌跡。運用MATLAB仿真軟件對該系統進行建模仿真，來確定系統的控制參數。單片機的控制主程序采用了模塊化的設計，使程序結構清晰，可讀性較強，同時運用Quartus II對CPLD進行了設計編程及仿真。在控制算法上，采用成熟的PID控制策略，使系統得到了良好的性能。
 
 
關鍵詞：小衛星力矩加載；ADuC841；CPLD；PID控制；MATLAB仿真

Abstract
 Satellite when outer space movement, the satellite attitude is the satellite normal work basic guarantee. Because in the star the moving part, the spatial moment of force is the satellite attitude stable disturbance factor, therefore, carries on the simulation in the ground experiment to these disturbance factor, has the vital significance to the satellite attitude control system's development. This article designed one kind of smallsat moment of force based on the MCS-51 monolithic integrated circuit to load the ground simulation control system, came to carry on the simulation to these disturbance factor. The hardware circuit take the ADuC841 monolithic integrated circuit as a core, uses the electro-optical encoder and CPLD gathers electrical machinery's path. Carries on the modelling simulation using the MATLAB simulation software to this system, determines system's controlled variable. Monolithic integrated circuit's control master routine has used the modular design, causes the program structure to be clear, the readability is strong, simultaneously has carried on the design programming and the simulation using Quartus II pair of CPLD. In the control algorithm, uses the mature PID control policy, enabled the system to obtain the good performance.
 key word: Smallsat moment of force load; ADuC841; CPLD; PID control; MATLAB simulation