惯性平台系统稳定回路冗余设计及切换技术研究

发布时间：2017-08-04 10:35

  本文关键词：惯性平台系统稳定回路冗余设计及切换技术研究

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【摘要】：惯性技术是用来实现运动物体姿态和轨迹控制的一门学科。以惯性技术为核心的惯性平台系统利用惯性仪表来敏感载体角运动和线运动参数,为制导系统提供精确的速度、位置和姿态信息,由于其全自主、抗干扰和隐蔽性好等优点,至今在战略武器系统中具有不可替代的作用。为满足新形势下武器系统的实战化需要,惯性平台系统必须具备连续通电无故障的能力。而平台稳定回路是实现平台系统功能的基础,这就要对稳定回路进行冗余设计,提高平台系统可靠性,以满足武器系统的实战化需求。本文提出了一种基于DSP的数字冗余稳定回路设计方案,并开展了故障检测、仲裁及切换技术的研究,在平台稳定回路故障时,实现快速、平稳切换到冗余通道,确保平台系统正常工作。首先,介绍了平台系统的结构,阐述了平台稳定回路的工作原理及组成,建立了稳定回路控制系统的数学模型并完成数字化设计,并介绍了回路设计时的主要性能指标。其次,从平台系统稳定回路的故障模式分析入手,对原稳定回路设计进行可靠性预计,并针对稳定回路冗余设计的要求,选取后备冗余法设计了三种冗余方案,并对三种方案进行分析和比较后确定冗余稳定回路的最终方案。再次,采用国产化元器件,完成了稳定回路冗余方案、故障检测方案、仲裁及切换方案的设计,并给出了关键电量参数的选取和计算方法,最后完成了电路原理图设计和PCB设计。最后,采用模拟故障注入的方式,对本文所设计的冗余稳定回路开展相关测试和平台系统试验验证,并计算出该电路的主要技术指标,分析该电路对设计指标的满足情况,验证方案设计的正确性。
【关键词】：惯性平台 稳定回路 冗余设计 切换 DSP
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN966
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 稳定回路的数字化设计15-25
• 2.1 惯性平台系统结构15-16
• 2.2 稳定回路组成16-18
• 2.3 稳定回路数学模型及主要指标18-21
• 2.3.1 稳定回路数学模型18-19
• 2.3.2 稳定回路主要指标19-21
• 2.4 数字化稳定回路设计21-24
• 2.4.1 采样频率选择21
• 2.4.2 滤波器设计21-22
• 2.4.3 校正网络设计22-23
• 2.4.4 数字稳定回路幅频特性23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 稳定回路的冗余及切换方案设计25-46
• 3.1 稳定回路故障模式分析25-28
• 3.1.1 稳定系统故障树25-26
• 3.1.2 稳定回路可靠性预计26-28
• 3.2 稳定回路冗余及切换设计要求28-29
• 3.3 稳定回路冗余设计方案的确定29-32
• 3.3.1 冗余设计的概念29
• 3.3.2 冗余设计的分类29-30
• 3.3.3 冗余方案的确定30-32
• 3.4 稳定回路冗余及切换方案的设计32-45
• 3.4.1 冗余方案设计32-38
• 3.4.2 故障检测方案设计38-41
• 3.4.3 仲裁方案设计41-44
• 3.4.4 切换方案设计44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 冗余稳定回路的硬件设计46-60
• 4.1 DSP处理器电路46-48
• 4.1.1 DSP系统电路46-47
• 4.1.2 主从机通讯电路47-48
• 4.2 A/D采样电路48-49
• 4.3 PWM功率驱动电路49-50
• 4.4 串行通讯电路50-51
• 4.5 电源电路51-55
• 4.5.1 DSP电源电路51-54
• 4.5.2 功率驱动电源电路54-55
• 4.6 仲裁切换电路55-59
• 4.6.1 心跳信号检测电路55-57
• 4.6.2 仲裁电路57
• 4.6.3 切换电路57-59
• 4.7 工程实现59
• 4.8 本章小结59-60
• 第5章 冗余稳定回路的测试及系统试验60-72
• 5.1 故障检测功能测试60-65
• 5.1.1 主心跳信号故障模式测试60-62
• 5.1.2 从心跳信号故障模式测试62-64
• 5.1.3 从状态信号故障模式测试64-65
• 5.2 仲裁电路功能测试65-66
• 5.3 切换电路功能测试66-67
• 5.3.1 PWM电路66
• 5.3.2 RS/422电路66-67
• 5.4 平台系统冗余稳定回路试验验证67-71
• 5.4.1 切换功能测试67-68
• 5.4.2 设计指标满足情况68-71
• 5.5 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-78
• 致谢78-79
• 个人简历79

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本文编号：619103