用于移動(dòng)載體衛(wèi)星通信的動(dòng)中通系統(tǒng)若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、動(dòng)中通系統(tǒng)是一種安裝于移動(dòng)載體上的衛(wèi)星通信裝置。動(dòng)中通系統(tǒng)能夠在載體移動(dòng)的同時(shí)，通過自動(dòng)調(diào)整自身姿態(tài)，消除載體運(yùn)動(dòng)以及其它各種擾動(dòng)對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定不間斷的移動(dòng)衛(wèi)星通信。由于動(dòng)中通系統(tǒng)具有適應(yīng)性強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)、頻帶寬、保密性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此動(dòng)中通系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文研究了一類典型船載三軸動(dòng)中通系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵問題，主要研究內(nèi)容簡要敘述如下:
　　 建立了動(dòng)中通系統(tǒng)的單軸模型和三軸非

2、線性模型。首先介紹了一類典型船載三軸動(dòng)中通系統(tǒng)的組成以及各個(gè)模塊的功能。然后分析了動(dòng)中通系統(tǒng)三軸穩(wěn)定機(jī)理，介紹了系統(tǒng)傳感器安裝方式，并設(shè)計(jì)了與之對(duì)應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)。最后在對(duì)動(dòng)中通系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性分析的基礎(chǔ)上，建立了動(dòng)中通系統(tǒng)的單軸模型和三軸非線性模型。
　　 針對(duì)動(dòng)中通系統(tǒng)傳感器信號(hào)濾波的實(shí)際問題，提出了兩種基于小波變換的濾波方法。第一種是3σ模平方平移不變小波濾波算法。該算法能夠在保證小波閾值濾波效果的同時(shí)，盡可能地消除或減

3、少偽Gibbs現(xiàn)象。第二種是基于鄰域相關(guān)性的自適應(yīng)小波濾波算法。這種算法進(jìn)一步考慮了鄰近窗口之間的鄰域相關(guān)性，并根據(jù)不同尺度自適應(yīng)地調(diào)節(jié)閾值函數(shù)，因此能夠獲得較好的濾波性能。利用典型信號(hào)和真實(shí)陀螺信號(hào)的濾波結(jié)果驗(yàn)證了所提出的兩種小波濾波算法的有效性。
　　 研究了基于單軸模型的動(dòng)中通系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤控制問題。首先提出了一種基于新型趨近律的滑模控制器。該控制器通過擾動(dòng)補(bǔ)償項(xiàng)抑制外來擾動(dòng)，在確保趨近速度的同時(shí)，盡可能地減小系統(tǒng)抖振。然后

4、提出了一種非線性魯棒控制器設(shè)計(jì)方法。該控制器利用魯棒控制項(xiàng)抑制外來擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤性能的影響，回避了滑模控制中的抖振問題。通過對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提出的兩種穩(wěn)定跟蹤控制方法的有效性。
　　 研究了基于三軸非線性模型的動(dòng)中通系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤控制問題。首先基于動(dòng)中通系統(tǒng)三軸非線性模型，提出了一種基于Backstepping方法的自適應(yīng)魯棒控制器。該控制器能夠抑制系統(tǒng)中存在的參數(shù)不確定和未建模不確定因素的影響，隔離載體擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系

5、統(tǒng)的穩(wěn)定跟蹤。然后基于簡化后的動(dòng)中通系統(tǒng)三軸非線性模型，提出了一種基于非連續(xù)映射的自適應(yīng)魯棒控制器。該控制器同樣能夠抑制系統(tǒng)中存在的參數(shù)不確定和未建模不確定因素的影響，而且控制器結(jié)構(gòu)更為簡單，易于實(shí)現(xiàn)。最后提出了一種基于期望補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)魯棒控制器。其中，模型補(bǔ)償項(xiàng)的參數(shù)回歸矩陣僅依賴于期望跟蹤軌跡，因而可以降低傳感器噪聲等不利因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定跟蹤性能的影響。
　　 介紹了一種四自由度、三軸穩(wěn)定、兩軸指向的船載動(dòng)中通系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)方