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平台罗经系统控制原理及微机故障诊断技术研究

2020-12-08阅读(250)

平台罗经系统控制原理及微机故障诊断技术研究

论文摘要

平台罗经属自主式导航设备,能够隔离外界干扰,是舰船导航的重要手段。微机系统是平台罗经的控制中心,本文在分析了平台罗经工作原理和微机系统组成的基础上,分别提出了基于FPGA和基于LabVIEW虚拟仪器的平台罗经微机故障检测系统两种设计方法。具体内容如下:1、分析了地球自转对自由陀螺的影响,对陀螺主轴运动轨迹作了Matlab仿真,并分析了采用下摆式方法,变自由陀螺为陀螺罗经,通过Matlab仿真验证其可行性;同时在陀螺罗经无阻尼振荡方程基础上,分析了采用垂直阻尼方案使陀螺主轴迅速收敛的数学模型,并通过Matlab仿真验证其可行性。2、针对某型力矩电机参数,建立了力矩电机数学模型。在力矩电机数学模型基础上,建立了稳定回路数学模型,分析了未校正稳定回路稳定性。在未校正网络中加入超前校正和滞后校正,并建立了校正后网络数学模型,应用Matlab仿真校正前与校正后的开环传递函数Bode图和单位阶跃响应,分析其稳定性。3、介绍了某型平台罗经微机系统组成、功能及各部分功能模块的实现方法。分析了开发平台罗经微机故障检测系统的必要性和可行性,针对基于PC-104总线标准的微机系统各部分功能和组成,建立了基于FPGA的某型平台罗经微机故障检测系统,FPGA的软件开发应用VHDL硬件描述语言,开发的FPGA片内功能模块包括:针对D/A转换板测试,设计了A/D采样控制;针对I/O板串行通信模块测试,设计了UART控制器;针对I/O板并行通信模块测试,设计了FIFO存储器;针对A/D转换板测试,设计了光电编码器脉冲计数器;针对PC机分配给各外设的地址,设计了地址分配器。最后应用Visual C++语言开发了平台罗经微机测试系统软件。4、虚拟仪器具有许多传统仪器无法比拟的优势,是今后测试仪器地发展趋势。本论文具体论述了建立了基于LabVIEW虚拟仪器的平台罗经微机故障检测系统的过程。首先建立了基于PCI数据采集卡的硬件系统组成,最后应用LabVIEW图形编程语言设计系统软件,并设计了用户操作界面。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及意义
  • 1.2 平台罗经发展历史及现状
  • 1.3 检测技术概述及发展现状
  • 1.3.1 检测技术概述
  • 1.3.2 检测技术发展历史
  • 1.3.3 检测技术现状
  • 1.4 课题主要研究内容
  • 第2章 罗经运动分析及仿真
  • 2.1 陀螺罗经运动分析
  • 2.1.1 陀螺罗经无阻尼振荡运动方程
  • 2.1.2 陀螺罗经的垂直阻尼
  • 2.2 平台罗经运动微分方程
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 平台罗经稳定回路建模及仿真
  • 3.1 稳定平台PID 控制
  • 3.1.1 力矩电机数学模型
  • 3.1.2 未校正稳定回路分析及仿真
  • 3.1.3 稳定回路串联校正分析及仿真
  • 3.2 本章小结
  • 第4章 基于FPGA 的微机故障诊断系统设计
  • 4.1 平台罗经微机系统组成
  • 4.1.1 主机板（CPU 板）结构组成
  • 4.1.2 计算机接口
  • 4.1.3 微机系统显示控制
  • 4.1.4 A/D 转换电路构成
  • 4.1.5 D/A 转换电路构成
  • 4.1.6 软件系统设计
  • 4.2 故障诊断系统概述
  • 4.3 FPGA 与AD574 的接口电路及程序设计
  • 4.3.1 FPGA 与AD574 接口的硬件电路
  • 4.3.2 FPGA 与AD574 接口的状态机描述
  • 4.4 FPGA 实现UART 控制器的实现方法
  • 4.4.1 UART 控制器的硬件电路
  • 4.4.2 UART 结构组成及实现方法
  • 4.4.3 UART 接收器设计
  • 4.4.4 UART 发送器设计
  • 4.4.5 UART 波特率发生器的实现
  • 4.4.6 UART 顶层模块的实现
  • 4.5 FIFO 的VHDL 实现方法
  • 4.6 光电编码器脉冲计数器的实现方法
  • 4.8 微机故障诊断系统软件设计
  • 4.8.1 主程序流程
  • 4.8.2 RS-232 串口流程
  • 4.8.3 中断程序流程
  • 4.8.4 测试系统操作界面设计
  • 4.9 本章小结
  • 第5章 基于LabVIEW 虚拟仪器的微机故障诊断系统实现
  • 5.1 虚拟仪器概述
  • 5.2 虚拟仪器结构
  • 5.3 基于LabVIEW 测试系统硬件结构
  • 5.4 测试系统的LabVIEW 软件实现
  • 5.4.1 PC 机与PCI1780 采集卡通信的LabVIEW 实现
  • 5.4.2 RS-232 串行通信的LabVIEW 实现
  • 5.4.3 文本输出模块的LabVIEW 实现
  • 5.4.4 用户操作界面
  • 5.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 个人简历

    • 相关论文文献

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