哈勃望远镜指向控制系统设计及性能分析.docx

PAGE \* MERGEFORMAT 6 自动控制原理课程设计 题 目 哈勃太空望远镜指向系统建模及性能分析 学生姓名 学 号 学 院 专 业 指导教师 二Ｏ一一年 月 日 目 录 TOC \o 2-3 \h \z \t 标题 1,1 HYPERLINK \l _Toc295768090 1．系统介绍 PAGEREF _Toc295768090 \h 1 HYPERLINK \l _Toc295768091 2．物理模型图 PAGEREF _Toc295768091 \h 1 HYPERLINK \l _Toc295768092 3. 系统分析 PAGEREF _Toc295768092 \h 2 HYPERLINK \l _Toc295768093 3.1哈勃太空望远镜指向系统的结构框图 PAGEREF _Toc295768093 \h 3 HYPERLINK \l _Toc295768094 3.2 系统的信号流图 PAGEREF _Toc295768094 \h 3 HYPERLINK \l _Toc295768095 3.3 相关函数的计算 PAGEREF _Toc295768095 \h 3 HYPERLINK \l _Toc295768096 4.系统稳定性分析 PAGEREF _Toc295768096 \h 4 HYPERLINK \l _Toc295768097 4.1 代入参数值 PAGEREF _Toc295768097 \h 4 HYPERLINK \l _Toc295768098 4.2 根轨迹 PAGEREF _Toc295768098 \h 4 HYPERLINK \l _Toc295768099 4.3 Bode图 PAGEREF _Toc295768099 \h 5 HYPERLINK \l _Toc295768100 4.4 系统阶跃响应 PAGEREF _Toc295768100 \h 6 HYPERLINK \l _Toc295768101 5 系统动态性能分析 PAGEREF _Toc295768101 \h 8 HYPERLINK \l _Toc295768102 5.1延迟时间的计算 PAGEREF _Toc295768102 \h 8 HYPERLINK \l _Toc295768103 5.2 上升时间的计算 PAGEREF _Toc295768103 \h 8 HYPERLINK \l _Toc295768104 5.3峰值时间的计算 PAGEREF _Toc295768104 \h 8 HYPERLINK \l _Toc295768105 5.4 超调量的计算 PAGEREF _Toc295768105 \h 9 HYPERLINK \l _Toc295768106 5.5 调节时间的计算 PAGEREF _Toc295768106 \h 9 HYPERLINK \l _Toc295768107 5.6 使用MATLAB求系统各动态性能指标 PAGEREF _Toc295768107 \h 9 HYPERLINK \l _Toc295768108 6系统仿真 PAGEREF _Toc295768108 \h 12 HYPERLINK \l _Toc295768109 7总结与体会 PAGEREF _Toc295768109 \h 14 HYPERLINK \l _Toc295768110 参考文献 PAGEREF _Toc295768110 \h 15 1．系统介绍 哈勃太空望远镜的2.4米的镜头拥有所有镜头中最光滑的表面，其指向系统能在644km以外将事业聚集在一枚硬币上。望远镜的偏差在一次太空任务中得到了大范围的校正。 系统设计的目标是选择放大器增益Ka和具有增益调节的测速反馈系数K1，使指向系统满足如下的性能：1)在阶跃指令r(t)作用下，系统输出的超调量小于或等于10%；2 2．物理模型图 图（1） 3. 系统分析 1）首先满足对阶跃输入超调量的要求。令 G 可得 ωn= 因为 σ%=100 解得 ζ=