航天航空技术论文

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航天航空技术论文范文第1篇

他是一位桃李满天下的教授，也是一位硕果累累的学者，在生命的长河里，他的每一个侧面，都值得我们尊敬。他就是清华大学航天航空学院工程热物理研究所教授宋耀祖。

峥嵘岁月，风云流荡。自1970年毕业于清华大学精密仪器系以来，他始终拼搏在热科学与技术领域的科研前沿阵地，着重对工程技术的研究，已累计发表学术论文约180篇，与忠合编“热物理激光测试技术”等书籍。这些应用基础研究工作为解决工程科技方面的问题提供了宽广的理论基础。

多次承担国家自然科学基金，“国家重点基础研究发展规划项目”（973项目），863项目，国家教委博士点基金等资助的科研项目以及云南省、日本大金公司等企业的节能减排项目。特别是在工业过程的节能与余热利用领域，以他为技术负责人的学术团队在国内外首次发明了一种热法磷酸生产的新技术，发明专利技术已获8个奖项，其中重要的奖项有“国家技术发明奖二等奖”、“第十一届中国专利优秀奖”。“云南省技术发明一等奖”、“第四届发明创业奖”、“第二届全国杰出专利工程技术奖”等。该发明技术现已实现了产业化，取得了显著的经济效益与节能减排的社会效益。在航天器的热控制技术领域，他被总装备部任命为“载人航天工程（921工程）”出舱航天服专家组成员，为确保“神七”出舱航天服内生命保障系统的正常工作做出了贡献。荣获总装备部中国载人航天工程办公室表彰的“为神舟七号载人航天飞行任务的圆满成功做出了重要贡献”的荣誉证书。

岁月荏苒，当年风华正茂的栋梁之才虽已不复往日的英姿飒爽，但他沧桑的脸庞上却写满了智慧与亲切，他乐于将自己的科研经验与后辈分享，他说在他长期的工程技术研究中，最大的体会是，取得工程技术研究成功的三要素是：基础、实践、团队。其一，“基础”乃是指通过系统的理论学习掌握宽厚的基础理论，如数学，物理，化学等基础知识（这些基础知识往往通过自学去掌握是十分困难的），借助于这些基础知识能通过自学进一步理解与掌握有关领域的专业知识与专门的技能；其二，“实践”是取得工程技术研究成功的必经之路。亲临工程现场，参加实验与试验，向一切有实践经验的人请教等都是实践的重要环节。在实践的基础上进行理论分析，通过理论与实践的结合，确定研究目标，明确技术难点，寻求与探索解决问题的技术方案，技术途径；其三，“团队”乃是指，在明确解决问题的技术方案基础上，组织与带领好一支学术团队，在团队内既有分工，又有协作。既要发挥每一个团队成员的聪明才智，又要给每一位团队成员创造各自的发展空间。

从踌躇满志的懵懂学子，到崭露头角的青年才俊，从学识渊博的科研专家，到声望显赫的著名学者，一步步走来，“科研”二字是催促他前进的动力，“勤奋”二字是对他过往岁月最好的注解。近年来，由于年龄和身体原因，宋耀祖已从教学科研一线退了下来，他的角色在转变，不变的是，他仍在为社会贡献着自己的一份力量。利用退休后的时间，他还从事着“中国特色社会主义是中国发展的必由之路”的研究，先后为教师、学生讲授党课10多次，荣获清华大学“学习宣传贯彻党的十七大精神”征文一等奖，在“纪念改革开放三十年――中国专家学者科学与人文论坛”大会上获优秀论文一等奖。

航天航空技术论文范文第2篇

关键词：可展机构；结构类型；可展机构应用

引言

可展机构具有承载力大但收拢时所占空间小，收放灵活和运输方便等优点。随着全球工业化的快速发展，机械基本上取代了传统的手工的发展，尤其在重工业领域，可展机构为人类生活生产提供了不可忽视的便利性[1]。但可展机构在机械原理、机械设计等传统文献中并没有具体分类研究，而且开发空间巨大。所以针对该类机构的系统性研究亟待加强。

1 可展机构的特点

（1）结构紧凑、尺寸小巧，且设备收缩后体积小。这是可展机构最大的优点，也使得其作业所要求的占用空间小。在地下水位较高的地区工作时对机坑的处理会十分简单。它能够在任何已有设备上直接使用，而无需修改设备结构和机坑深度[2]。

（2）载荷能力大、稳定性好。相对于其他机构来讲，大部分可展机构的承载能力偏大。由于其稳定的结构，可展机构在额定承载能力和伸展长度下，具有很好的稳定性。

（3）定位精准。大部分可展机构在运行过程能确保在行程的任意一点精确定位，并锁定高度，不像液压设备会因温度的变化或泄漏产生位置变化。

（4）运行平稳、噪音较低。由于其连续成型原理，无垂直方向爬行，使得机构运转平稳安静，除驱动装置的运行噪音，大部分可展器本身的工作噪音很低。

（5）效率高。大部分可展设备的总传动效率较高，通常可达到 80%以上。

（6）构造简单，使用方便。可展机构的结构精巧而简洁，所以可展器本身的安装工作简易而快捷，一块伸缩机构通常在很短的时间即可安装使用。

（7）通用性高。可展机构对使用环境没有太高要求，使其经常在太空、海洋等复杂环境下工作，并依然保持其稳定性。

2 可展机构的结构类型

2.1 剪叉式可展机构

剪叉式可展机构具有结构简易、承载量大、操控性好的特点，因此在各种环境下的装卸、现代物流、高空营救与作业中得到了广泛的应用[3]。剪叉式可展机构是一种传递力的结构，并且对力起导向作用。如图1，拐臂3、8分别与横梁焊接橐桓稣体，剪叉机构最高和最低处的剪叉臂分别与上、下板铰接，内剪叉臂10与滑轮7铰接，滑轮7可以在滑道11上滑动，内、外剪叉臂之间通过销轴5连接，可以绕其相对转动。气缸伸缩，柱塞拐臂8与气缸相对转动，从而使内、外剪叉臂绕销轴旋转，使滑轮在滑道中滑动，进而改变内、外剪叉臂夹角，从而实现机架的伸展与收缩，完成对机构上物体快速升降。是一种生活中常见而简易的可展机构，应用范围广，对驱动机构要求不高。但因其停止位置不够准确，精度较低的缺点，也使得其很难在高精度要求的环境下工作。

2.2 薄壁管式可展机构

薄壁管可展机构是一种原始的可展机构，它结构简单，展开运动是依靠薄壁发生弹性变形，展开所需的时间短。19世纪60年代，加拿大就研发了STEM。它是利用弧形薄钢尺本身能自卷曲的特性，完成机构的收拢和展开。在此基础上BI-STEM是由单个STEM发展而来的[4][5]。它是将一个薄片被重叠放在另一个完全一样薄片内部。改良后两个薄片形成的机构比一个STEM的钢片窄，提升了机构的机械性能，弯曲刚度和抗扭刚度。其收拢后超小的体积，简单的构造，使得薄壁管伸展机构在未来充满了开发空间。

2.3 铰接杆式可展机构

铰接杆式可展机构作为一种线性展开机构，展开后为格柱状，在太空十分常见，通常由几种长度不同、内带驱动弹簧的杆件和铰接头组成，展开状态下具有比其他可展机构更高的刚度，能够完成大跨度的伸展。这种伸展的原始驱动力为扭簧的弹性势能，在直流电机的驱动下，通过螺纹千斤顶驱动。铰接杆式可展机构具有精度高、展开刚度高以及展开效率高等优点。其铰接杆的纵梁较短，并非贯穿整个桁架，且纵梁和横向支架均为刚性。关节上的驱动弹簧提供了展开时的驱动力[6][7]。

2.4 充气可展开机构

充气式可展机构常用于大型次结构体的展开，如太阳翼、天线反射器、气闸舱等。1996年美国取得了膨胀展开天线空间展开试验的成功，并将该技术应用于展开式结构、展开式天线（如图4）和太阳电池阵等方面。近年来，各国专家针对空间充气展开结构进行了充分研究，因为它质量小、热稳定性高、收缩效率高、可靠性高、结构的复杂程度低，可应用的领域多。不同于其他可展机构活动机构过于复杂，所以有可能在不同环境不同领域下代替其他可展机构[8]，是未来可展机构的重要研究方向。

3 可展机构在不同领域的应用

3.1 航空航天

当今大型可展结构已成为航天科技的重要研究课题之一。无论是卫星上的可展天线、航天器上的气闸舱，可展机构在航天航空领域的身影无处不在。航空航天领域已有的可展结构主要有直线可展机构和螺旋式可展机构两种。其中更多的体现在卫星上的天线系统。卫星上的天线伸展机构是卫星反射器和卫星星体的连接部分。对卫星的天线反射器起到固定支撑的作用。在人造卫星开始环绕地球运转后，天线伸展臂会带动天线环形桁架一起展开，是确定天线环形桁架工作位置正确的重要因素，保障了卫星信号的正常接收与发射。天线伸展臂能否及时、准确的伸展到位直接影响了整个卫星发射任务的成功与否。同时，对于卫星整个物理结构来讲，可展机构在展开状态下，它的结构参数对整个天线系统的动力学特性具有很大影响[9]。所以，可展机构在航天领域的研究是非常有价值的。

3.2 日常生活

可展机构在生活中的应用主要体现在舞台的升降。1988年，具有加拿大专利技术的板带自组螺旋可展器于美国加利福尼亚州的退伍军人纪念中心首次进行使用。它是将一盘水平螺旋板片拉开，如图5。然后连续插入一种垂直螺旋片，就组合成一个由两种螺旋片连续自锁的垂直螺旋管柱。水平螺旋板片的上下表面设有特制凹槽，能够保证垂直螺旋板片轻松地啮合并精准的定位。这一组长螺旋组合结构在垂直方向能承受很大载荷，并将载荷连续增大和降低[10][11]。且运行平稳工作噪音小，所以能够很好地完成舞台升降的任务。除了舞台升降机构，学校等公众场合经常使用的电动伸缩门，其实也是一种典型的剪叉式可展机构，由很多的铰接杆重复铰接构成，通过改变杆与杆之间的夹角，完成整个伸缩门的开合。它超大的伸展行程成了它最大优点，简单驱动方式和低廉的成本，也是它普及的重要原因。

3.3 机器人领域

如图6所示是一种应用于清理炮弹发射后炮筒内的残留的尘土、油垢和渣土等问题而发明的一种旋转可展机器人机构[12]。它是基于空间可展机构运动特征分析，将一个旋转的底盘和一个空间可展机构结合在一起，形成一个具有旋转伸展功能的机构，代替士兵完成武器内部的保养任务。具体结构如图6所示[13]。解决了炮筒内部的可能存在问题，节省战场上的宝贵时间，体现可展机构在机器人领域应用的重要地位。

4 结束语

可展机构具有展_后面积大、收拢时占用空间小且便于收放和运输等特点。在航天航空、日常生活，机器人等领域应用广泛。因此这种机构的机械设计和运动分析研究得到国内研究机构的普遍重视。而对于不同可展机构的开发与应用，还需要更多针对性的研究与探索。

参考文献

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[2] 张颖，段慧文.“大螺旋”在剧院领域的应用[J].演艺设备与科技，2005，11（5）.

[3]虎小舟，虎军科，胡国华.剪叉式举升机构建模及关键参数的研究[J].机械设计与研究[J].2010，26（4）.

[4]赵国伟，杜杉杉，卫巍 .伸展机构技术的空间应用与发展趋势[J].机械技术史及机械设计，2008.

[5]林上民.空间伸展臂的结构设计与分析[D].西安电子科技大学，2012.

[6]MAguirre Martinez，DH Bowen，R Davidson，etc. The Development of Acontinuous Manufacturing Method for a Deployable Satellite Mast in CFRP，1986.

[7]Gross，D Messner. The Deployable Articulated Mast--enabling Technology for the Shuttler Adar Topography Mission[C]. Proceedings of the 33rd Aerospace Mechanisms Symposium，1999.

[8]孙宏图，袁茹，王三民.正方形可展机构的运动学与动力学特性研究[J].西北工业大学学报，2013（4）.

[9]王刚，袁茹.大型空间天线伸展臂的结构优化设计[J].机械设计及理论，2006.

[10]刘永光，甘立刚.伸缩可控的杆状空间伸展机构研究[J].机械工程师，2007.

[11]梁锡昌，蒋建东.特种螺旋传动机构的研究[J].机械工程学报，2003，39（10）.

航天航空技术论文范文第3篇

关键词：模糊控制；模糊逻辑系统；自适应控制

0 引 言

自从1956年美国Zadel教授首次把模糊集这个概念在发表的关于模糊集合理论论文中期提出之后，模糊理论已发展了50年，模糊理论知识体系现已成熟和完善，同时也在工业生产的实践应用的领域越来越广泛。把模糊逻辑技术当做控制规则融入与控制技术中，能有效解决和处理那些传统控制模式构造的控制器难以解决的难题，模糊自适应控制是将模糊逻辑理论与自适应控制相结合，具有鲁棒性强、易于掌握和操作、控制性能好等特点。近年来，模糊自适应控制理论日趋成熟，控制技术也得到很大的发展，尤其是在智能控制、电子自动化以及航天航空等多方面解决了许多实际问题，引起了越来越多学者和技术人员的重视。

1 模糊控制理论的基本思想

从1960年至今，现代控制理论广泛应用于重工业的生产实践、电子信息自动化以及航空航天等多方面并且取得了巨大的成功。例如最优化控制这类问题中可以使用极小值原理来参与解决；运用卡尔曼滤波器解决含有有色噪声的系统中的问题加以研究；对大滞后过程的控制使用预测控制理论则能有效控制等等。同样上述控制及应用都需一个基本条件：需能对被控对象进行精确的数学建模。但是由于科技生产力的飞速发展，被控对象和系统的结构越来越繁琐复杂，控制过程中需要考虑和解决的问题越来越多，对于非线性的多参数的复杂被控对象，对被控对象和系统结构的精确建模往往难以进行，这也使得对复杂对象的控制难以进行和处理。

与上述必须对被控对象进行建模才能设计控制器的这种模式恰好相反的是，在对于以上原因和问题处理和解决的过程，通常有丰富操作经验的工作人员并不需要通过对被控对象建模而是可以靠自身丰富的动手经验和熟练地手动控制就可以达到很好的处理和控制效果。这些丰富的经验包括对被控对象的熟知以及在全部可能会发生的情景下应如何改变控制规则从而采取的相对应的控制对策。这些对策和判断常常是通过自然语言来表述的，与精确地数学模型相比这些语言不是系统的而是具有模糊性。即从外界不断的获取相关反馈信息，对这些信息经过分析、研究和整理，做出相对应的决策同时改变控制规则和方式，从而是控制目的达到预期的目标。在这些操作工作过程上，通过研究和分析人的自主能动性和自主控制的行为，利用这些行为特点，让计算机模拟人得思维方式用来控制那些无法构建精确的数学模型的被控对象，从而形成了模糊控制。

模糊控制是集模糊集理论、模糊语言变量及模糊逻辑推理的知识应用在控制方法上，以此来模拟人的模糊逻辑思维，用来解决无法建立精确的数学模型的过程的智能控制方法。模糊控制是在模糊集等理论的基础上将人的推理、判断、思维过程应由比较简单的数学形式描述出来。模糊控制的目标是为解决各种问题提供更加有效的思路和方法，再加上比起传统控制方法，模糊控制可以融入人的思维判断，所以这种控制方法在实际应用中更加得到重视，应用领域也越来越广泛。

2 模糊控制

模糊系统是指与模糊概念、模糊逻辑直接相关的系统。它通常是由模糊器、模糊规则库、模糊推理机以及解模糊器这四个模块组成。模糊器首先是把系统输入量进行适当比例对应地量化作为论域中的数值，然后对应每一个量化的数值定义一个模糊子集，并把每个模糊子集所相对应的隶属函数定义出来，最后把数值对应的隶属度应用合适的语言值求出来。模糊规则库中对应的每个规则都是由进行手工操作的工作人员的丰富和熟练的操作经验和知识以及这些工作人员在控制过程中用来计算各种数据的相关算法。模糊推理机是指应用模糊逻辑法则把模糊规则库中的规则用某种映射表达出来。解模糊器则和模糊器的作用相反，解模糊器就是把模糊推理最终得来的结果转换成相应的数值量。

模糊控制系统就是在常规的控制系统中，用模糊逻辑系统来取代传统的控制器，进而使得复杂难以建模的被控对象能得到更有效的控制。

3 自适应模糊控制

模糊控制的应用领域越来越广泛，在应用模糊控制进行解决问题过程中可以看出，是否能够制定出好的模糊控制规则将会直接影响到控制效果，而控制规则的制定原则通常是由工作人员在具体操作过程中对被控对象的熟知和了解以及在实际操作过程的实践中总结出来的。在把模糊控制应用那些复杂的时变的非线性不确定的系统时，由于被控过程中出现一些时变的非线的以及高阶性的其他随机干扰等因素，造成纵使采用了模糊控制也不能达到很好的控制目的，如果控制能够自动调节这个问题就能得到解决，所以人们在模糊控制的基础上融于了能够自组织、自学习、自适应的技术，结合这些因素的模糊控制在控制过程中可以利用自学习的功能从外界环境以及自身控制过程当中得到相关有用的信息，并依这些搜集到的信息进行相关的反馈和修改控制规则或参数，从而使得整个系统的控制功能随着问题的变化给出不同的控制规则。

4 自适应模糊控制系统结构

自适应模糊控制的设计是为了使得控制具有自组织、自学习、自适应这些特点的，为了能够在控制运行过程中，结合相应地控制效果和外部环境，对控制器的控制方案做进一步的修改和完善使得控制效果达到更好的结果，这就使得模糊控制具有更高的智能性，所以在最常见的自适应模糊控制方案的设计中是把偏差测量、控制校正和规则修改这三个功能块附加在基本模糊控制器中。

其中，偏差测量块，用于测量实际输出和期望输出的偏差值，从而确定系统控制中需要校正的量，以便为系统控制规则的修正提供信息；控制量校正块，用于把输出应答需要校正的量转换成控制量需要校正的量；规则修改块，对控制量的修改通过校正控制规则来实现校正量。自适应模糊控制器的工作原理是：通过测量输出误差的差值来获得需要校正的信息，然后将需要校正的输出应答的校正量转换成控制量需要的校正量，最终通过修改控制规则来实施校正量。

5 自适应模糊控制的研究与发展

1960年代中期，Zadeh教授创建了模糊集理论，与 Mamdani教授 等人分别开展了一系列关于模糊控制的研究工作，自从模糊控制得到了学者的大量研究和实践，模糊控制理论逐渐发展成富有发展成果和发展吸引力的研究领域。

1979年， Procyk和他的导师Mamdani提出了一种能使模糊控制规则自动生成和自动修改的自组织模糊控制器（SOC），第一次在模糊控制的结构中加入了自组织的功能，首次在较高起点上实现了如何用自组织模糊控制器在较短时间内在一类大过程的问题上取得更好地控制效果。Shao等人后来对算法作了一些改进并应用在实际生产中，之后Rhee和Vander等人进一步通过由定量过程来获得定性控制规则的方法改进了控制器。

Pedrycz 提出了一种模糊关系模型的辨识方法，该方法是基于参考模糊集的系统模糊关系模型而实施的；T.Takagi 和 M.Sugeno 紧跟R.M.Tong 的研究步伐，提出了一种用模糊集理论去辨识系统模糊模型的语言的方法。这两种极具有代表意义辨识方法为工业的实际生产中的建模提供极有效的工具，并为自适应模糊控制的进一步研究发展提供了非常有效的工具。Z.Bien和Yong-Tae Kim应用了变结构控制的思想设计了鲁邦自学习的控制器用于解决传统的自组织模糊控制过程中出现的外部干扰敏感问题，在双关节倒立摆控制过程中取得了良好的控制效果，但是控制过程中出现了震动现象。

Harris和Moore 提出了建立在过程模糊模型基础上而不是直接把模糊逻辑技术直接当成控制器的间接自适应模糊控制，使得类似自校正调节器的控制功能最终得以实现。Layne等人在传统的模型参考自适应控制的控制过程中加入了模糊逻辑技术从而得到了新的模糊模型参考学习控制。张化光在借鉴TS模型的模糊自校正控制的基础上在控制器上应用了广义预测控制律，用这种方法很好的解决了具有不确定时滞问题，同时能顾及系统模型失配的影响，具有良好的鲁棒性。G.V.S.Raju和J.Zhou 基于K.F.Glu和S.Daley把自适应控制器应用在复杂多变过程的研究成果上提出了递阶模糊控制以及自适应递阶模糊控制。G.V.S Raju等人在戴忠达的算法基础上，提出了一类自适应多级模糊控制器。之后A.Gegov提出了应用于城市交通控制网络的一类多级智能模糊控制器。K.Y.Tu等人设计了利用滑动超平面连接多个单变量的FLC的多层模糊控制器，并阐述了闭环系统稳定性的条件。

6 结语

模糊控制相对于传统的控制理论能够解决更多实际复杂的建模以及控制问题，是一种极为有效的控制方法，自适应模糊控制是一种具有自组织、自学习、自适应的控制方法，在控制过程中，自适应模糊控制系统能够在系统运行过程中根据外界反馈的信息不断修改自身的控制规则，使得系统的性能更加的完善改善了系统的性能。近几年来，自适应模糊控制因为其自身的控制特性而取得了很大进展，基于模型的自适应模糊控制与神经网络控制的结合，使系统功能以及稳定性得到进一步增强，为非线性系统的建模以及控制提供了有效的工具。自适应模糊控制在近几年的发展中已开始向多元化和交叉学科方向发展，加强对自适应模糊控制的研究是近几年越来越迫切的问题，同时模糊-神经网络混合系统的出现给自适应模糊控制的研究带来了新的生机，但是由于系统的非线性与复杂性使得研究工作的难度大大增加。自适应模糊控制系统逐渐向混合系统模式方向发展，对于自适应模糊控制的研究有着很大的发展潜力和广阔的应用前景。

参考文献：

[1]M. Krstic， I. Kanellakopoulos， and P. Kokotovic， Nonlinear and Adaptive Control Design，New York： Wiley， 1995.

[2]郑亚琴，刘艳军，佟绍成.具有监督控制功能的非线性系统的直接自适应模糊控制，2009 Chinese Control and Decision Conference （CCDC 2009）.

[3]Ya-Qin Zheng，Yan-Jun Liu， Shao-Cheng Tong and Tie-Shan Li， Combined Adaptive Fuzzy Control for Uncertain MIMO Nonlinear Systems. 2009 American Control Conference.

航天航空技术论文范文第4篇

关键词：TMS320F2812；PMSM控制

中图分类号：TM383 ； 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）04-0212-02

1 引言

21世纪石油钻井工业的迅速发展，随钻测量和随钻测井的技术也得以迅速发展，其对地质导向钻井来说至关重要，因而对其要求越来越高。而连续波泥浆脉冲发生器作为目前国外大型石油公司独有的商业化产品，具有传输速率快等优点，是随钻测量信号最重要的传输方式之一。

连续波泥浆脉冲发生器中传输信息的核心部分之一是永磁同步电机的控制系统。永磁同步电机（Permanent Magnet Motor，简称PMSM）具有体积小、力矩惯量大、效率和功率因数高等优点。因而在测井系统中运用永磁同步电机，能够降低成本，减少维修，节约能源。基于这些优点，本文介绍采用TMS320F2812控制永磁同步电机，以满足二进制FSK调制方式对转阀电机的调速要求[1，2，3]。

2 控制框图

井下传感器将采集到的数据进行信号编码，然后通过转阀驱动电机控制系统驱动转阀旋转，进而产生泥浆压力脉冲，压力脉冲经过钻杆中的泥浆上传信息，地面传感器接收到}冲信号以后，通过滤波整形，信号译码，得到井下采集的数据信息，然后经过数据的分析和处理反馈到计算机，实时了解井下工况。控制工作原理框图如图1示。

3 硬件控制设计

为了使永磁同步电机能够在不同的转速间迅速切换，获得较好的2FSK调制信号。本文以 TMS320F2812 为控制核心，以此数字信号处理器负责完成大部分的计算和控制功能[4，5，6]。在MATLAB/Simulink中建立永磁同步电机的向量控制系统的原理图如图2所示。

本文中采用空间脉宽调制（SVPWM）控制策略，此时定子电流励磁分量 [id]=0，永磁同步电机相当于一台他励直流电机，定子电流中只有X，Y轴分量，且永磁体磁动势空间向量与定子磁动势空间向量正交，此时永磁同步电机转矩中只剩永磁转矩分量 [Te1]，只需要控制定子电流的转矩分量 [iq]的大小即可。这样电磁转矩就只依赖于交轴电流，能够实现交、直轴电流的解耦。永磁同步电机的定子由三相SVPWM逆变器供电，转子位置传感器检测转子转速 n和转角 [θ]。由转速外环和电流内环经过PI调节并经过反PARK变化得到SVPWM调制器的电压调制信号。检测到的定子电流经CLARKE变换和PARK变换，得到定子电流[id]和[iq]作为电流的回馈信号。

4 软件控制设计

根据软件模块化设计思路，充分利用 DSP 的资源特点，根据建模编写相应的控制系统程序，包括检测模块、算法模块、SVPWM模块等。软件主程序主要针对系统硬件及各变量设定初始值，完成寄存器的配置和给定初始值，在循环等待中，当中断触发时，开始执行子程序，中断服务子程序作为系统软件部分的核心，主要包括定时器中断和功率驱动保护中断[7]。软件控制主流程图如图3所示。

5 仿真结果

设电机在0～0.3s时的PMSM的转速响应仿真波形图如图4

其中图5横坐标为时间轴t，单位为s，纵坐标为转速n，单位为m/s，所得转速响应仿真波形图如图5所示。

从图5以看出，在转速为600m/s的时候，采用PI控制，转速上下波动幅值为10，波动率为 。满足二进制FSK调制方式对转阀电机的调速要求。

参考文献：

[1] 坤梅，李铁才.电机控制技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社（修订版），2002.

[2] 李明炎.基于SMO的PMSM的控制方法的研究[D].杭州：杭州电子科技大学，2014：15-20.

[3] 孙元岗，李宏，石文龙.基于模糊滞环空间矢量的变换器控制策略[J].电力系统保护与控制：2015，43（8）：69-73.

[4] 魏吕洲，薛重德，翟红存.基于SVPWM变频调速系统的建模与仿真7J].中小型电机，2005， 32（3）：45-48.

[5] 张志超.永磁同步电机直接转矩控制方法研究[D].天津大学硕士学位论文.2008.

航天航空技术论文范文第5篇

【关键词】智能家居 GSM模块 单片机

随着网络技术的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电控制、照明控制、窗帘自控、防盗报警、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、安全和便利。本文设计的基于GSM网络的智能家居监控系统由智能监控模块、数据采集系统和用户手机构成，通过GSM短信息的收发实现对家庭设备的远程监控。

1 总体设计方案

系统由中心控制模块和各分散控制模块组成。中心控制模块实现控制用户手机和各分散控制功能模块。选用AT89S52单片机作为该监控系统的核心控制元件。主控单片机模块接收用户手机发送的短信息，根据短消息的内容控制各子功能模块；同时主控单片机模块将家居系统的控制信息以短信形式发送到用户手机，由单片机构成各控制模块子系统。

1.1 系统硬件部分

根据任务需要，合理选择单片机、传感器、GSM模块和设备来构成系统。为使硬件设计尽可能合理，系统的电路设计遵循了以下几个方面：

（1）选择标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和结构的灵活性。

（2）选用功能强、集成度高的电路或芯片。

（3）选择通用性强、市场货源充足的元器件。

（4）在对硬件系统总体结构考虑时，考虑通用性的问题，采用模块化的设计方式。

（5）系统的扩展及各功能模块的设计应适当留有余地，以备将来修改、扩展之需。

（6）在电路设计时，充分考虑应用系统各部分的驱动能力

最终确定采用AT89S52单片机作为处理芯片。西门子的TC35系列的TC35iGSM模块，TC35i与GSM2/2+兼容、双频（GSM900/GSMl800）、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠安全的传输，方便用户的应用开发与设计。

1.2 系统软件部分

软件部分由以下几部分构成：数据采集单元、手机短信信令识别与分析单元、GSM模块TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集部分和手机短信信令识别需要作实时处理；GSM模块TC35 modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集和手机短信信令进行分时操作有利于提高系统效率。

2 系统软件设计

软件设计部分主要有数据采集部分、手机短信信令识别、TC35Modem接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集部分和手机短信信令识别需要作实时处理；GSM模块TC35Modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集和手机短信信令进行分时操作有利于提高系统效率。本智能家居监控系统软件设计的内容主要有主控模块程序、TC35Modem模块通信程序、串口通信初始化程序和短消息的编码解码程序。软件设计模块如图1所示。

2.1 单片机系统软件设计

为了实现单片机与TC35I模块的通信顺畅，必须使二者的串口波特率一致，如果单片机F=11.0590MHZ，设置串行口波特率为9600，工作方式为方式3，Tl定时器采用工作方式2。其中串行口和定时器的工作方式和初值可以根据具体情况加以更改。

本系统的软件设计是将整个短信处理模块放入单片机的中断服务子程序中。发送和接收串行口数据采用中断方式进行，这样可以大大节省CPU资源。当接收一帧数据进入一位寄存器，送入接收SBUF中，同时将Rl置1；当发送数据载入发送SBUF中开始向外发送，发送完毕后即将TI置1。无论Rl置1还是TI置1，均会激发串口中断，执行中断服务程序。响应中断时，首先判断中断是接收程序还是发送程序，若为接收中断则将SBUF中的数据存入接收队列缓冲区；若为发送中断便将待发送的数据帧发送到SBUF中。

2.2 短消息PDU模式编码解码程序

在GSM标准中，中文编码采用UTF-8的编码，不是目前国内常用的GB-2312编码，因此需要对中文编码进行转换才能与采用GB-2312汉字库相配合，方可正确显示出短消息中汉字字型。由于UTF-8和GB-2312编码之间不存在一一对应的线性关系，因此需要采用查表的方式进行转换。

2.3 短消息收发程序设计

发送短信息的主要工作是将发送的内容进行相应的编码，其次就是将发送所用的SMS服务中心号码、目标号、有效时间和短信内容按照PDU编码的格式发送出去。如果是接收短信息，其工作就是将接受到的短信息内容进行解码，发送和接收的PDU串的结构是不同的。接收程序流程图如图2所示。

3 运行结果

运行结果如图3所示。

4 结论

本文设计了一个基于GSM网络的无线传感智能家居监控系统。系统在运行中还有改进之处，还需进一步对程序结构进行优化。本设计只是智能家居控制中的一部分，目前国内很多公司都在致力于智能家居产品的开发，随着相关技术的进一步发展，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品。

参考文献

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