伞载数据采集系统与归航控制方法的研究

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1、中图分类号：TP273论文编号：102870316-S004学科分类号：080402硕士学位论文伞载数据采集系统与归航控制方法的研究研究生姓名徐传敬学科、专业测试计量技术及仪器研究方向伞载数据采集与控制系统指导教师赵敏教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonParafoilDataAcquisitionSystem

2、andHomingControlMethodAThesisinInstrumentationScienceandTechnologybyXuChuanjingAdvisedbyProf.ZhaoMinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过

3、的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要近年来，翼伞在救灾物资投放、作战补给和航天器回收方面显示出强大的优越性。翼伞空投系统受到广泛研究。但由于翼伞空投数据有限，难以满足理论研究与应用的需求，因此本课题提出了研发伞载数据采集与控制系统的构思，采集翼伞降落过程中翼伞状态数

4、据和大气参数，并对翼伞归航进行自主控制，并应用于工程实践。本文首先研究了伞载数据采集与控制系统，设计了翼伞空投系统的总体架构，分析了翼伞空投系统的组成模块。在具体应用背景下，详细分析了伞载数据采集与控制系统的硬件平台和传感器选型，并详细介绍了操作系统的选型、裁剪和安全性。同时为硬件模块设计了伞载数据采集系统核心电气腔体和假人外壳结构，使设备集成于一体，提高了设备的稳定性和可靠性。其次设计了伞载数据采集系统软件架构，实现了各传感器数据采集模块，包括航姿参考系统、GPS模块、单轴加速度、数据采集卡模块、气压传感器模块；设计了合理的

5、数据传输帧格式，采用霍夫曼编码的压缩方法对数据进行压缩，减少了数据发送量，提高了数据收发速度和伞载数据采集系统的实时性；设计了伞载数据采集系统与地面站的通信协议，确保了通信的实时性和可靠性。随后研究了翼伞归航控制方法。依据项目实际需求，采用PID控制作为翼伞归航控制方法；分析了PID控制的基本原理和控制器参数对PID控制性能的影响；由于PID参数的工程整定方法复杂且精度不高，本文采用遗传算法整定PID参数；对遗传算法的选择、交叉、变异算子进行改进，将改进的遗传算法用于PID参数优化，取得了较好的效果。最后本文对伞载数据采集系统

6、核心电气腔体进行室外投放试验，通过对腔体内外加速度值的采集及分析，验证了核心腔体外部减震层起到了良好的减震效果。关键词：翼伞空投，数据采集，数据通信，PID控制，遗传算法i伞载数据采集系统与归航控制方法的研究ABSTRACTInrecentyears,theparafoilshowsastrongadvantageinthefieldofdisasterreliefdelivery,warsuppliesandspacecraftrecovery.Parafoilairdropsystemiswidelystudied.Bec

7、auseofthelackofparafoilairdropdata,itisdifficulttomeetthedemandofresearchandapplication.Therefore,thispaperproposesresearchonparafoildataacquisitionandcontrolsystemandappliesittopractice.Thepaperdesignstheoverallarchitectureofparafoilairdropsystemandanalysesthemodul

8、esofparafoilairdropsystem.Inthebackgroundofthespecificapplication,thehardwareplatformandsensors’selectionofthedataacquisitionandcontrolsys