某型机载雷达控制系统设计与平台补偿算法研究

发布时间：2017-09-21 15:50

  本文关键词：某型机载雷达控制系统设计与平台补偿算法研究

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【摘要】：本文论述了某型机载雷达伺服控制系统设计过程及相关平台补偿算法的研究。通过对相关软硬件的设计,初步完成了某型机载雷达伺服控制系统的设计工作。本论文首先论述了该课题的背景,国内外发展现状以及论文主要研究内容。之后论述了某型机载雷达控制系统的总体设计方案。具体包括系统的结构划分,系统硬件控制电路的设计,电路功耗的估算,电机负载的估算仿真以及主要元器件的选型。其中硬件控制电路主要以DSP+FPGA为核心控制器,DSP为主处理,实现所有控制算法;FPGA为辅助控制器,实现所有接口电路设计;DSP与FPGA通过外部扩转总线XINTF相连。其后详细论述了FPGA硬件接口电路的设计。使用Virtex-5系列FPGA作为硬件设计平台,所有FPGA硬件接口电路均采用Verilog语言在ISE13.1开发环境下设计开发。具体的电路设计编程采用Top-Down结构,按照功能划分自顶向下逐层开发。具体开发了:3路RS422串口,1路SSI绝对式编码器接口,1路ABZ相增量式编码器接口,1路RS232串口,1路XINTF接口,1路DA接口,以及DIDO接口等程序。然后介绍了平台稳定补偿算法。其中首先介绍了平台稳定补偿算法的应用背景与使用目的;之后分别从平台俯仰和平台横滚两个方面单独介绍了基于横滚和俯仰的平台补偿算法的推导过程;然后综合平台俯仰和横滚的算法推导过程介绍了基于平台俯仰横滚复合运动的平台稳定补偿算法的推导过程;最后开发了平台补偿算法在DSP程序中的实现。接着介绍了系统调试相关工作,其中主要包括FPGA主要接口功能调试,系统性能测试以及调试过程中发现并解决的问题。FPGA的主要接口功能调试包括通信接口调试,反馈接口调试,XINTF接口调试和DA接口调试。通过对接口的调试,保证接口功能正确性和接口性能的稳定性。系统性能测试包括俯仰轴和方位轴电机的电流环、速度环和位置环测试,通过对相关参数的调节,使得三环工作在最优状态。调试过程中发现并解决的问题包括DSP与FPGA的上电加载问题,FPGA控制驱动器使能问题,俯仰轴齿轮传动问题。论文最后,对全文内容与所完成工作进行总结,提出不足与改进方式。
【关键词】：伺服控制 稳定补偿 DSP FPGA
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273;TN959.73
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 课题背景及来源16
• 1.2 国内外发展状况16-17
• 1.3 论文主要研究内容17-20
• 第二章 伺服控制系统总体方案20-36
• 2.1 伺服控制系统整体设计20-21
• 2.1.1 伺服控制系统功能需求20-21
• 2.1.2 伺服控制系统主要性能指标21
• 2.2 电路总体方案21-24
• 2.2.1 伺服控制系统组成21-22
• 2.2.2 控制模块电路总体设计22-24
• 2.3 负载估算24-31
• 2.3.1 惯性力矩25-29
• 2.3.2 摩擦力矩29
• 2.3.3 不平衡力矩29-30
• 2.3.4 风载力矩30
• 2.3.5 力矩合成30-31
• 2.4 控制模块功耗估算31-33
• 2.4.1 控制模块功耗分析31
• 2.4.2 (10) 5V电源功耗估算31-33
• 2.4.3 ± 15V电源功耗估算33
• 2.5 主要元器件选择33-35
• 2.5.1 电机选择33-34
• 2.5.2 驱动器选择34-35
• 2.5.3 编码器选择35
• 2.6 本章总结35-36
• 第三章 FPGA硬件接口电路设计36-60
• 3.1 硬件接口电路功能需求36
• 3.2 FPGA开发流程36-39
• 3.2.1 FPGA及其开发环境简介36-37
• 3.2.2 Verilog语言简介37
• 3.2.3 FPGA开发流程简介37-39
• 3.3 FPGA硬件接口电路模块化设计39-40
• 3.4 FPGA子模块设计与仿真40-58
• 3.4.1 时钟模块40-41
• 3.4.2 通信接口模块41-47
• 3.4.3 反馈接口模块47-52
• 3.4.4 DA模块52-54
• 3.4.5 XINTF模块54-55
• 3.4.6 DIDO模块55-56
• 3.4.7 校验模块56-58
• 3.5 本章总结58-60
• 第四章 平台稳定补偿算法研究60-70
• 4.1 平台稳定补偿简介60-61
• 4.2 平台俯仰运动稳定补偿算法推导61-63
• 4.3 平台横滚运动稳定补偿算法推导63-66
• 4.4 平台俯仰横滚运动稳定补偿算法推导66-67
• 4.5 平台稳定补偿算法的DSP程序实现67-69
• 4.6 本章总结69-70
• 第五章 系统调试70-82
• 5.1 FPGA主要硬件接口功能调试70-75
• 5.1.1 通信接口调试70-72
• 5.1.2 反馈接口调试72-73
• 5.1.3 XINTF接口调试73
• 5.1.4 DA接口调试73-75
• 5.2 系统性能测试75-79
• 5.2.1 电流环性能测试75-77
• 5.2.2 速度环性能测试77-78
• 5.2.3 位置环性能测试78-79
• 5.3 系统调试中碰到并解决的问题79-80
• 5.3.1 DSP与FPGA上电加载问题79
• 5.3.2 FPGA控制驱动器使能问题79-80
• 5.3.3 俯仰齿轮传动问题80
• 5.4 本章总结80-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 参考文献84-86
• 致谢86-88
• 作者简介88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 周新良;吴鹏;;一种快速扫描伺服系统的设计与实现[J];雷达科学与技术;2013年05期

2 徐建萍;施未勋;;一种基于MSK4300的无刷直流电机伺服控制系统设计[J];自动化应用;2013年04期

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4 王晓坤;杨进华;韩文波;王雪丽;;变速控制在基于DSP的转台定位跟踪中的实现[J];长春理工大学学报(自然科学版);2009年01期

5 陈作炳;刘泽峰;卢亮明;康玉胜;;雷达天线扇扫工况下驱动系统载荷分析[J];机械传动;2008年04期

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7 吴琳;谭营;唐建;;运动控制技术发展与展望[J];机床与液压;2007年07期

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1 毛明瑞;转台自动化测试系统的研制[D];哈尔滨工业大学;2006年

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本文编号：895468