基于DSP6678的弹道规划设计与实现
发布时间：2022-12-08 18:57
弹道规划问题作为实际工程问题,既涉及到相关算法,又涉及到硬件实现。在算法方面,弹道飞行时,受到的外部影响较多,一般难以事先获得有效的全局信息,因此导弹必须在飞行过程中根据实时信息调整自己的弹道,这就要求弹道规划算法要有很快的计算速度和较高的计算精度。传统的直接法运算速度快但精度低,而间接法精度高但计算速度慢,为了适应要求,必须采用改进的高效算法。在硬件方面,DSP是常见的数字信号处理芯片,在数据运算方面有着巨大优势,而FPGA则用于逻辑及控制,DSP和FPGA的框架可以综合二者的优点,是硬件设计中有效的手段。针对计算时间要求较为严格的弹道规划问题,TMS320C6678由于其强大的计算能力有着一定的优势。根据实际项目需求,本文设计实现了弹道规划硬件平台,主要完成了以下工作:首先,讨论了弹道规划的基础理论。根据相关坐标系及导弹飞行过程的受力分析,建立了导弹飞行的数学模型,列出了详细的导弹力学方程;讨论了弹道规划问题的一般解法,指出了其与最优控制问题的转换过程;介绍了最优控制问题求解方法,包括直接法和间接法,并对课题采用的直接法中的高斯伪谱法作了详细论述和Matlab仿真,验证了算法的性能...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 弹道规划的发展过程及国内外研究现状
1.2.1 变分法、极小值原理和动态规划理论
1.2.2 间接法和直接法的兴起与发展
1.2.3 伪谱法的出现与发展
1.3 课题主要内容及论文安排
第2章 弹道基础建模及规划问题转换
2.1 常用坐标系及其转换
2.1.1 常用坐标系定义
2.1.2 坐标系之间的转换
2.2 导弹运动方程组
2.2.1 导弹质心运动动力学方程
2.2.2 导弹质心转动的动力学方程
2.2.3 导弹质心运动的运动学方程
2.2.4 导弹绕质心转动的运动学方程
2.2.5 质量变化方程
2.2.6 控制关系方程
2.2.7 一般弹道方程组
2.3 弹道规划问题描述
2.4 本章小结
第3章 高斯伪谱法求解弹道规划问题
3.1 最优控制问题的数值算法
3.1.1 间接法
3.1.2 直接法
3.2 高斯伪谱法求解最优控制问题过程
3.2.1 伪谱法
3.2.2 高斯伪谱法基本原理
3.2.3 数值近似及问题转化流程
3.3 仿真分析
3.3.1 仿真问题设计
3.3.2 仿真流程
3.3.3 仿真结果
3.4 本章小结
第4章 硬件系统设计
4.1 系统设计方案
4.1.1 弹道规划硬件系统技术指标
4.1.2 系统总体结构设计
4.2 系统主要芯片选择
4.2.1 DSP芯片
4.2.2 FPGA芯片
4.3 系统电路设计
4.3.1 DSP时钟电路设计
4.3.2 电源电路设计
4.3.3 DSP外围电路设计
4.3.4 串口设计
4.3.5 1553B模块设计
4.3.6 FPGA 配置电路
4.3.7 SPI 模块
4.4 本章小结
第5章 系统测试
5.1 算法仿真测试
5.1.1 高斯伪谱法的适用范围
5.1.2 末端速度与末端高度的关系
5.1.3 末端速度与末端倾角的关系
5.2 硬件系统测试
5.2.1 基础硬件测试
5.2.2 上位机软件测试
5.2.3 规划算法程序测试
5.2.4 IPC多核测试
5.3系统运行结果
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP和FPGA的数字信号处理系统设计[J]. 宋劲松,杨凯. 兰州文理学院学报(自然科学版). 2017(01)
[2]基于高斯伪谱法的翼伞系统复杂多约束轨迹规划[J]. 罗淑贞,孙青林,檀盼龙,陶金,贺应平,罗浩文. 航空学报. 2017(03)
[3]基于Gauss伪谱法的泊车轨迹规划方法[J]. 李潇傲,金惠良. 机电一体化. 2015(04)
[4]基于EMIF16模块的TMS320C6678与FPGA接口设计与实现[J]. 孔石,王春雷. 航空兵器. 2015(01)
[5]翼伞精确空投系统归航轨迹规划与控制[J]. 胡容,姚敏,赵敏,程远璐. 指挥控制与仿真. 2014(06)
[6]最优控制技术在现代过程工业中的应用与展望[J]. 张慧平,王建民. 北京石油化工学院学报. 2013(04)
[7]基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计[J]. 彭宇,姜红兰,杨智明,乔立岩,刘旺. 国外电子测量技术. 2013(01)
[8]电源驱动芯片UCD9222的数字电源设计[J]. 蔡湘平. 单片机与嵌入式系统应用. 2013(01)
[9]基于TMS320C6678的雷达信号处理机设计[J]. 郑章汝,王红敏,李冬,吴彬. 工业控制计算机. 2012(11)
[10]TMS320C6678 DSP的电源设计[J]. 吴敏杰,冯起,袁乃昌. 电子设计工程. 2012(11)
硕士论文
[1]基于FPGA的高动态范围图像融合技术研究[D]. 王奇.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[2]伪谱法在最优控制问题中的应用[D]. 王璐.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于高斯伪谱法的弹道优化设计与实现[D]. 张洪倩.南京理工大学 2014
[4]基于多核DSP TMS320C6678的FMCW SAR成像[D]. 樊超.西安电子科技大学 2013
[5]高超声速滑翔飞行器弹道快速规划研究[D]. 陈法龙.国防科学技术大学 2012
[6]远程制导火箭弹弹道优化方法研究[D]. 白瑜亮.哈尔滨工业大学 2010
[7]线性二次型最优控制问题的研究[D]. 张锋.天津大学 2009
本文编号：3713943
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 弹道规划的发展过程及国内外研究现状
1.2.1 变分法、极小值原理和动态规划理论
1.2.2 间接法和直接法的兴起与发展
1.2.3 伪谱法的出现与发展
1.3 课题主要内容及论文安排
第2章 弹道基础建模及规划问题转换
2.1 常用坐标系及其转换
2.1.1 常用坐标系定义
2.1.2 坐标系之间的转换
2.2 导弹运动方程组
2.2.1 导弹质心运动动力学方程
2.2.2 导弹质心转动的动力学方程
2.2.3 导弹质心运动的运动学方程
2.2.4 导弹绕质心转动的运动学方程
2.2.5 质量变化方程
2.2.6 控制关系方程
2.2.7 一般弹道方程组
2.3 弹道规划问题描述
2.4 本章小结
第3章 高斯伪谱法求解弹道规划问题
3.1 最优控制问题的数值算法
3.1.1 间接法
3.1.2 直接法
3.2 高斯伪谱法求解最优控制问题过程
3.2.1 伪谱法
3.2.2 高斯伪谱法基本原理
3.2.3 数值近似及问题转化流程
3.3 仿真分析
3.3.1 仿真问题设计
3.3.2 仿真流程
3.3.3 仿真结果
3.4 本章小结
第4章 硬件系统设计
4.1 系统设计方案
4.1.1 弹道规划硬件系统技术指标
4.1.2 系统总体结构设计
4.2 系统主要芯片选择
4.2.1 DSP芯片
4.2.2 FPGA芯片
4.3 系统电路设计
4.3.1 DSP时钟电路设计
4.3.2 电源电路设计
4.3.3 DSP外围电路设计
4.3.4 串口设计
4.3.5 1553B模块设计
4.3.6 FPGA 配置电路
4.3.7 SPI 模块
4.4 本章小结
第5章 系统测试
5.1 算法仿真测试
5.1.1 高斯伪谱法的适用范围
5.1.2 末端速度与末端高度的关系
5.1.3 末端速度与末端倾角的关系
5.2 硬件系统测试
5.2.1 基础硬件测试
5.2.2 上位机软件测试
5.2.3 规划算法程序测试
5.2.4 IPC多核测试
5.3系统运行结果
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP和FPGA的数字信号处理系统设计[J]. 宋劲松,杨凯. 兰州文理学院学报(自然科学版). 2017(01)
[2]基于高斯伪谱法的翼伞系统复杂多约束轨迹规划[J]. 罗淑贞,孙青林,檀盼龙,陶金,贺应平,罗浩文. 航空学报. 2017(03)
[3]基于Gauss伪谱法的泊车轨迹规划方法[J]. 李潇傲,金惠良. 机电一体化. 2015(04)
[4]基于EMIF16模块的TMS320C6678与FPGA接口设计与实现[J]. 孔石,王春雷. 航空兵器. 2015(01)
[5]翼伞精确空投系统归航轨迹规划与控制[J]. 胡容,姚敏,赵敏,程远璐. 指挥控制与仿真. 2014(06)
[6]最优控制技术在现代过程工业中的应用与展望[J]. 张慧平,王建民. 北京石油化工学院学报. 2013(04)
[7]基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计[J]. 彭宇,姜红兰,杨智明,乔立岩,刘旺. 国外电子测量技术. 2013(01)
[8]电源驱动芯片UCD9222的数字电源设计[J]. 蔡湘平. 单片机与嵌入式系统应用. 2013(01)
[9]基于TMS320C6678的雷达信号处理机设计[J]. 郑章汝,王红敏,李冬,吴彬. 工业控制计算机. 2012(11)
[10]TMS320C6678 DSP的电源设计[J]. 吴敏杰,冯起,袁乃昌. 电子设计工程. 2012(11)
硕士论文
[1]基于FPGA的高动态范围图像融合技术研究[D]. 王奇.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[2]伪谱法在最优控制问题中的应用[D]. 王璐.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于高斯伪谱法的弹道优化设计与实现[D]. 张洪倩.南京理工大学 2014
[4]基于多核DSP TMS320C6678的FMCW SAR成像[D]. 樊超.西安电子科技大学 2013
[5]高超声速滑翔飞行器弹道快速规划研究[D]. 陈法龙.国防科学技术大学 2012
[6]远程制导火箭弹弹道优化方法研究[D]. 白瑜亮.哈尔滨工业大学 2010
[7]线性二次型最优控制问题的研究[D]. 张锋.天津大学 2009
本文编号：3713943
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3713943.html
