基于“DSP+FPGA”控制核心的光电经纬仪数字式控制系统设计

论文摘要

随着靶场应用要求的提高和半导体技术的发展，使伺服驱动技术进入了高精度、全数字、高度集成化以及智能化时期。目前很多基于工控机架构的伺服控制系统存在体积庞大、可靠性偏低并且造价高昂等不足。鉴于传统伺服系统的不足，我们根据实际项目需求，设计出一种基于“DSP+FPGA”控制核心的光电经纬仪数字式控制系统。本文首先对光电跟踪设备的控制系统的总体结构进行介绍，结合实际应用需要，分析控制系统的主要组成。其次对“DSP+FPGA”架构的数字伺服控制器的特点进行分析，总结了“DSP+FPGA”系统的一些设计方法以及设计中的关键技术。对DSP与FPGA的通信接口作为重点进行了分析研究，并且对该接口进行仿真验证。最后研究并介绍了目前光电跟踪领域中国内外先进控制策略以及算法。内容主要包括复合控制，等效符合控制以及同轴控制技术，动态积分控制以及复合轴控制。详细对动态积分控制进行了分析研究，并且在matlab中对其仿真。最后结合实际应用系统，给出程序流程图，展望了系统发展前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及选题意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 光电测量系统的国内外发展状况
• 1.2.1 光电测量系统发展现状
• 1.2.2 光电测量系统发展趋势
• 1.2.3 光电测量设备中伺服技术的发展趋势
• 1.3 论文研究的主要内容安排
• 第二章 光电测量跟踪系统总体设计
• 2.1 光电测量系统工作原理及组成
• 2.1.1 系统工作原理
• 2.1.2 系统组成
• 2.2 光电跟踪控制系统总体设计
• 2.3 伺服控制控制器设计
• 2.3.1 伺服控制器选择
• 2.3.2 基于DSP+FPGA数字伺服控制器结构图
• 2.4 伺服控制系统各部分组成
• 2.4.1 测角单元
• 2.4.2 系统通信设计
• 2.4.3 执行机构
• 2.4.4 电视跟踪器模型
• 2.4.5 直流测速发电机
• 2.5 本章总结
• 第三章 基于DSP+FPGA伺服控制器硬件实现
• 3.1 DSP的原理简介
• 3.1.1 DSP的发展概况
• 3.1.2 DSP的特点
• 3.1.3 TMS320F28335 的功能简介
• 3.2 FPGA原理简介
• 3.2.1 FPGA的基本特性
• 3.2.2 FPGA芯片选型
• 3.3 DSP+FPGA协同处理的研究
• 3.3.1 FPGA+DSP系统的优势
• 3.3.2 DSP+FPGA系统设计中的关键技术
• 3.4 基于DSP+FPGA伺服控制系统硬件设计
• 3.4.1 DSP最小系统
• 3.4.2 FPGA最小系统
• 3.4.3 DSP与FPGA接口原理图
• 3.4.4 外部串行通信接口设计
• 3.5 伺服功率放大模块
• 3.6 本章小结
• 第四章 先进控制策略及算法研究
• 4.1 国内外控制策略简介
• 4.1.1 复合控制
• 4.1.2 等效复合控制
• 4.1.3 同轴跟踪技术
• 4.1.4 动态积分控制策略
• 4.2 动态高型积分控制原理研究
• 4.2.1 动态积分原理分析
• 4.2.2 动态高型控制策略对系统频率特性的影响
• 4.3 动态高型控制策略仿真验证
• 4.3.1 输入等效正弦仿真结果验证
• 4.3.2 动态高型控制策略对系统动态性能的影响
• 4.4 动态积分控制的改进
• 4.5 改善系统动态性能的主要方法
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统软件设计及仿真
• 5.1 控制系统的软件实现
• 5.1.1 DSP集成开发平台CCS简介
• 5.1.2 控制程序设计
• 5.1.3 直流电机控制程序设计
• 5.1.4 外引导程序设计
• 5.2 FPGA软件设计及仿真
• 5.2.1 FPGA控制AD采样程序设计
• 5.2.2 FPGA与DSP无缝通信接口程序设计[36]
• 5.2.3 FPGA实现电机控制外围电路程序设计
• 5.3 本章总结
• 第六章 总结展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 展望与总结
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢