基于FPGA的模糊控制在电磁推进中的应用

论文摘要

电磁推进技术是推进技术领域一项逐渐发展的技术,有着广阔发展前景,为大质量、超高速的推进要求开辟了一条新途径；随着半导体器件的发展和电力电子器件容量的提高,电磁推进技术向着实用化发展。同步控制系统作为电磁推进的重要组成部分,能够对电磁推进动作过程进行精确控制,它的可靠性和精度对推进装置运行效果有非常显著的影响。本文在电磁推进技术理论分析的基础上,针对感应型同轴电磁推进方式并结合EDA技术、大规模可编程器件实现过程和模糊控制原理,建立了一套基于FPGA的同步控制系统。首先阐述了电磁推进技术的背景、国内外现状和应用前景,分析了感应型同轴电磁推进的原理,根据具体的推进动作过程提出了不同控制方案；然后根据不同控制方案,在FPGA平台上实现运算过程。文章中给出了控制系统详细功能划分,采用自顶向下的设计思想,对每个模块进行了硬件实现并检验仿真结果；最后文章以模糊控制思想为指导、结合感应型同轴电磁推进自身的特点,针对加速体线圈高速运行情况,建立了一套新型的控制方案并给出了硬件实现过程和功能仿真结果,结果表明模糊控制系统具有控制精度较高、鲁棒性强的优点。文章在最后一章对同步控制系统的一种方案进行了实验验证,并介绍了电磁推进系统强弱电隔离的一些措施。理论分析和试验结果表明,本文所设计同轴电磁推进装置的同步控制系统具有一定实用性,为以后的进一步研究提供了一些参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 电磁推进的研究背景
• 1.3 电磁推进的发展简史和国内外现状
• 1.4 电磁推进的应用
• 1.4.1 电磁发射在航空航天方面的应用
• 1.4.2 电磁发射技术在军事方面的应用
• 1.4.3 电磁发射技术在国民经济中的应用
• 1.5 论文研究的主要内容
• 第2章 模糊控制理论基础及同步控制方案设计
• 2.1 模糊控制的理论基础
• 2.1.1 经典集合与模糊集合
• 2.1.2 模糊关系
• 2.1.3 "如果-则"推理规则
• 2.1.4 工程中常用的模糊推理方法
• 2.2 同步控制方案设计
• 2.2.1 电磁推进原理
• 2.2.2 加速体受力分析
• 2.2.3 不同控制模式的性能对比分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 检测系统设计
• 3.1 检测系统设计方案概述
• 3.1.1 FPGA概述
• 3.1.2 系统的整体设计
• 3.1.3 数字系统设计的方法
• 3.2 检测系统各个模块设计
• 3.2.1 传感器信号检测模块
• 3.2.2 延时触发模块
• 3.2.3 速度测量模块
• 3.2.4 速度显示模块
• 3.2.5 延时触发系统仿真
• 3.3 本章小结
• 第4章 两输入单输出模糊控制器FPGA实现
• 4.1 模糊控制芯片的设计步骤
• 4.2 模糊化接口模块
• 4.2.1 模糊化接口的硬件实现
• 4.2.2 速度测量模块
• 4.2.3 量化模块
• 4.2.4 语言变量赋值模块
• 4.3 模糊控制规则及模糊推理模块
• 4.4 清晰化模块
• 4.5 模糊控制器总体构架及仿真
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验结果分析与强弱电隔离测试
• 5.1 试验结果分析
• 5.2 强弱电隔离系统测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文