气象雷达控制系统软硬件开发

发布时间：2021-11-11 21:55

　　近年来，雷达伺服控制技术有了快速的提高。本论文题目来自于某研究所的伺服系统研发，论文重点阐述了系统的开发过程。论文介绍了基于C#语言的软件开发和基于ARM+FPGA综合技术的硬件开发方案，并完成具体的开发设计。软件上，完成了以C#语言为基础的软件开发，介绍了软件开发涉及到串口通信、多线程和UDP组播通信的关键技术，并进一步阐述了软件开发的设计流程和功能实现。硬件上，完成了以ARM模块电路、FPGA模块电路、通信电路、电机控制信号处理电路和旋转变压器信号处理电路为核心的硬件设计；完成了ARM程序的编写，简单介绍了其相关程序设计流程图；完成了可编程逻辑器（FPGA）的开发工作，包括对FPGA总体逻辑、控制信息配置逻辑、脉冲输出逻辑、旋转变压器-数字转化器逻辑和中断逻辑的开发。完成上述工作后，进行了控制系统的测试试验。结合雷达主机、上位机、交流伺服电机及其驱动器、旋转变压器、限位开关和天线的测试平台，进行多次测试和长时间的拷机。结果表明：气象雷达控制系统运行可靠，性能稳定，能够按照雷达主机的指令信息，完成相应的功能，达到系统要求的指标。 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及来源
    1.2 伺服系统发展概况
    1.3 伺服系统发展趋势
    1.4 本论文的主要工作
        1.4.1 论文主要研究内容
        1.4.2 论文的主要部分
第二章 气象雷达控制系统总体设计方案
    2.1 气象雷达控制系统的总体结构介绍
    2.2 气象雷达控制系统介绍
        2.2.1 气象雷达控制系统的技术指标
        2.2.2 气象雷达控制系统总体功能
        2.2.3 气象雷达控制系统各部分组成及其功能
    2.3 气象雷达控制系统设计方案
        2.3.1 控制系统软件开发的方案选择
        2.3.2 控制系统硬件开发的方案选择
    2.4 本章小结
第三章 气象雷达控制系统硬件开发
    3.1 硬件电路设计
        3.1.1 电源设计
        3.1.2 ARM 最小系统电路设计
        3.1.3 可编程逻辑控制器（FPGA）模块电路设计
        3.1.4 与天线控制单元通信模块电路设计
        3.1.5 ARM 与 FPGA 通信模块电路设计
        3.1.6 旋转变压器反馈信号处理电路设计
        3.1.7 电机驱动设计
        3.1.8 其他模块电路设计
    3.2 ARM 软件的编写
        3.2.1 ARM 程序开发环境
        3.2.2 ARM 实现的功能
        3.2.3 ARM 开发软件编写准则
        3.2.4 ARM 软件主程序函数
        3.2.5 软件接口函数的介绍
        3.2.6 指令解析函数的介绍
        3.2.7 功能函数的介绍
    3.3 FPGA 的设计开发
        3.3.1 FPGA 的开发环境
        3.3.2 FPGA 的开发流程
        3.3.3 可编程逻辑器件的逻辑结构
        3.3.4 状态逻辑的转换
        3.3.5 S 型加减速控制逻辑实现
        3.3.6 旋转变压器的介绍及工作原理
        3.3.7 俯仰上下限位开关保护实现
        3.3.8 FPGA 内部中断
    3.4 本章小结
第四章 气象雷达控制系统软件开发
    4.1 系统软件开发的平台环境
    4.2 系统软件开发的关键技术
        4.2.1 串口通信技术
        4.2.2 UDP 网络通信技术
        4.2.3 多线程技术
    4.3 系统软件开发的设计
        4.3.1 天线控制单元(ACU)与天线驱动单元(ADU)之间的程序设计
        4.3.2 天线控制单元(ACU)与雷达主机之间的设计
        4.3.3 天线控制单元(ACU)其他功能的设计
    4.4 系统软件设计的功能实现
        4.4.1 天线控制单元(ACU)与天线驱动单元(ADU)的功能实现
        4.4.2 天线控制单元(ACU)与雷达主机之间的设计
        4.4.3 天线控制单元(ACU)其他功能实现
    4.5 本章小结
第五章 系统的测试
    5.1 系统测试平台介绍
        5.1.1 雷达主机介绍
        5.1.2 伺服电机及其驱动器介绍
        5.1.3 旋转变压器及其限位开关介绍
    5.2 系统测试
        5.2.1 本地控制测试
        5.2.2 远程控制测试
        5.2.3 系统的状态及故障报警测试
    5.3 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于旋转变压器的通用数字式轴角传感器及其误差补偿技术[J]. 罗诗风,夏明霞,王军,李建忠,廖传伟.  机床与液压. 2012(23)
[2]应用Web Services的模块化科研管理信息系统设计[J]. 曾凡勇,梅秀英,李凡,刘丹,赵扬.  科技传播. 2012(03)
[3]基于TPS54160芯片的开关电源设计[J]. 董治刚.  电工电气. 2011(06)
[4]嵌入式系统电源芯片选型与应用[J]. 孟海斌,张红雨.  单片机与嵌入式系统应用. 2010(12)
[5]完美世界——Visual Studio 2010新理念选析[J]. 景宇宁.  科技情报开发与经济. 2010(19)
[6]基于JTAG边界扫描方式的重构控制器的设计[J]. 方超,龚龙庆,张宝利.  电子产品世界. 2010(Z1)
[7]TKScope嵌入式仿真开发平台讲座（9） TKScope无缝嵌接多种主流IDE环境 TKStudio自主产权嵌入式集成开发环境[J].   单片机与嵌入式系统应用. 2009(11)
[8]基于ARM的上位机监控系统软件设计[J]. 李丹,童亦斌,金新民.  电气应用. 2007(10)
[9]Cyclone系列可编程逻辑器件配置实现[J]. 查蔓莉,王保明.  微计算机信息. 2007(11)
[10]航空发动机智能自整角机传感器的设计[J]. 姚玮,段翀.  微计算机信息. 2005(21)

硕士论文
[1]基于ARM+FPGA的六轴运动控制器的开发设计[D]. 姜志波.西安电子科技大学 2013
[2]基于Ethernet Powerlink的多轴运动控制器的研究[D]. 刘争明.广东工业大学 2011
[3]智能视频监控管理软件关键技术研究[D]. 郝建林.山东建筑大学 2011
[4]建筑业采购管理系统的设计与实现[D]. 胡孟杰.南京理工大学 2011
[5]多轴数字伺服控制器的开发[D]. 张第.天津大学 2010
[6]数控多功能复合机床运动控制卡的研究[D]. 胡兵兵.兰州理工大学 2009
[7]基于DSP的气象雷达伺服系统设计[D]. 徐法东.南京理工大学 2009
[8]基于VxWorks的猎雷声纳稳定平台数字控制系统研究[D]. 王瑞双.哈尔滨工程大学 2009
[9]自整角机的不同安装方式对雷达方位精度的影响研究[D]. 王宏杰.南京航空航天大学 2008
[10]基于PowerPC的视频监控系统的研究与实现[D]. 张锐.大连理工大学 2007



本文编号：3489598