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海流传感器标定平台控制系统研究与实现

发布时间:2018-03-01 22:31

  本文关键词: 海流传感器标定平台 硬件控制板 FPGA 全闭环控制 LaBVIEW 出处:《合肥工业大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:海洋基本要素测量是国家海洋战略的重要组成部分。随着对深海信息探寻的不断深入,常规的海流测量装置很难满足深海探测的需求,所以开发一款高精度、性能稳定的深海海流传感器迫在眉睫。课题组以国家自然科学基金项目“可测上升流的三维瞬时海流传感器研究”(NO.41076061)为依托,设计了一款新型的深海海流传感器。为了标定传感器的性能指标,本文研制了一套模拟海流运动的海流传感器标定平台,通过绝对标定的方法对新型深海海流传感器进行标定。 对海流传感器标定平台的性能进行分析,提出标定平台的设计要求,确定海流传感器标定平台的软硬件运动控制方案。选用FPGA作为核心处理器进行控制系统设计。首先,在核心处理器的基础上规划硬件控制板,实现核心板与扩展板分离,提高运动控制器的可移植性。主要包括串口通信、位置检测、电源电路、模拟电压输出等模块的设计;其次,在控制板的基础上,运用Verilog HDL语言对下位机各模块进行程序设计,包括PID位置控制、光栅尺信号采集、D/A转换器模拟量输出、位置模式控制等算法的实现,通过FPGA实现全闭环控制;最后,在LaBVIEW编程环境中,以下位机程序为基础,通过VISA驱动实现上、下位机之间的串口通信,力求开发出入性化的上位机控制界面,用来实现海流传感器标定平台的控制数据输入以及光栅尺采集数据的显示和存储等功能。 在搭建好整个海流传感器标定平台之后,分别在位置模式下和速度模式下对运动控制系统进行相关试验验证,并对实验数据进行分析,进一步论证标定平台的可行性。通过总结当前成果,提出未来工作的方向。
[Abstract]:The basic elements of marine surveying is an important part of the national marine strategy. With the exploration of deep information deeply, the current conventional measuring device is difficult to meet the requirements of deep-sea detection, so the development of a high precision, stable performance of the deep sea current sensor is imminent. The research group to research on 3D transient current sensor for measuring the upwelling state the natural science fund project "(NO.41076061) as the basis, designed a new type of deep sea current sensor. In order to calibrate the sensor performance index, this paper developed a simulation of the current current sensor calibration platform, the new type of deep ocean current sensor was calibrated by using the method of absolute calibration.
The current sensor calibration platform for performance analysis, design requirement of calibration platform, determine the hardware and software platform of the current motion sensor calibration control scheme. FPGA is selected as the core processor, the design of the control system. Firstly, the hardware control board based on planning core processor, realize the core board and extended plate separation, improve motion controller portability. Including serial communication, position detection, power circuit design, analog voltage output module; secondly, based on the control board, the use of Verilog HDL language program design of each module, including the PID position control, grating signal acquisition, D/A converter analog output, realize the position mode control algorithm, through the FPGA to achieve closed-loop control; finally, in the LaBVIEW programming environment, the computer program is based, driven by VISA The serial communication between the upper and lower computers tries to develop the access control interface, which is used to realize the control data input of the calibration platform of the ocean current sensor and the display and storage of the data collected by the grating ruler.
After building the whole current sensor calibration platform, were related to test and verify the motion control system in position mode and speed mode, and analyze the experimental data, further demonstrates the feasibility of the calibration platform. Through the summary of the current results, puts forward to the direction of work.

【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH766.21;TP212

【参考文献】

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本文编号:1553901

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