基于DSP與FPGA的掃描控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf
微波成像掃描儀是氣象衛(wèi)星上的一個(gè)重要設(shè)備。掃描控制系統(tǒng)是掃描儀的電氣控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),其控制性能直接關(guān)系到掃描儀的成像精度和衛(wèi)星的任務(wù)完成情況。本文為滿足微波成像儀高精度伺服控制的要求,設(shè)計(jì)了基于DSP與FPGA相配合的掃描伺服控制系統(tǒng),并分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,研究了控制策略,對(duì)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以無(wú)刷直流電機(jī)作為控制對(duì)象,采用雙閉環(huán)控制策略,實(shí)現(xiàn)了低速度大慣量負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平衡補(bǔ)償。論文簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理和數(shù)學(xué)模型,分析了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因及減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,兩片DSP芯片分別控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)與補(bǔ)償電機(jī),一片F(xiàn)PGA芯片輔助兩片DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)采樣、速度計(jì)算等功能。硬件設(shè)計(jì)部分,完成了外圍電路如電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率電路,反饋采樣電路,串口通信電路和電源電路的硬件設(shè)計(jì),論文分別以TMS320F2812和EP2C20為核心,對(duì)DSP與FPGA子系統(tǒng)模塊進(jìn)行了配置與設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)部分,實(shí)現(xiàn)了DSP與FPGA的數(shù)據(jù)傳輸、掃描電機(jī)速度計(jì)算、PWM信號(hào)調(diào)節(jié)、信號(hào)采集、轉(zhuǎn)速與電流控制等功能,詳細(xì)分析了滿足穩(wěn)速伺服要求的雙閉環(huán)控制策略,其中速度調(diào)節(jié)環(huán)調(diào)節(jié)環(huán)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法、電流調(diào)節(jié)環(huán)采用抗飽和PI控制算法。本文建立了實(shí)際的掃描控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行可靠,性能穩(wěn)定。
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編號(hào):20190224111414598 類型:共享資源 大?。?span id="vs1aqxl" class="font-tahoma">5.71MB 格式:PDF 上傳時(shí)間:2024-03-01
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- 氣象衛(wèi)星 微波成像掃描儀 掃描伺服控制系統(tǒng) 無(wú)刷直流電機(jī)
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微波成像掃描儀是氣象衛(wèi)星上的一個(gè)重要設(shè)備。掃描控制系統(tǒng)是掃描儀的電氣控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),其控制性能直接關(guān)系到掃描儀的成像精度和衛(wèi)星的任務(wù)完成情況。本文為滿足微波成像儀高精度伺服控制的要求,設(shè)計(jì)了基于DSP與FPGA相配合的掃描伺服控制系統(tǒng),并分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,研究了控制策略,對(duì)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以無(wú)刷直流電機(jī)作為控制對(duì)象,采用雙閉環(huán)控制策略,實(shí)現(xiàn)了低速度大慣量負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平衡補(bǔ)償。 論文簡(jiǎn)要介紹了無(wú)刷直流電機(jī)的工作原理和數(shù)學(xué)模型,分析了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因及減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的方法。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,兩片DSP芯片分別控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)與補(bǔ)償電機(jī),一片F(xiàn)PGA芯片輔助兩片DSP芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)采樣、速度計(jì)算等功能。硬件設(shè)計(jì)部分,完成了外圍電路如電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率電路,反饋采樣電路,串口通信電路和電源電路的硬件設(shè)計(jì),論文分別以TMS320F2812和EP2C20為核心,對(duì)DSP與FPGA子系統(tǒng)模塊進(jìn)行了配置與設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)部分,實(shí)現(xiàn)了DSP與FPGA的數(shù)據(jù)傳輸、掃描電機(jī)速度計(jì)算、PWM信號(hào)調(diào)節(jié)、信號(hào)采集、轉(zhuǎn)速與電流控制等功能,詳細(xì)分析了滿足穩(wěn)速伺服要求的雙閉環(huán)控制策略,其中速度調(diào)節(jié)環(huán)調(diào)節(jié)環(huán)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法、電流調(diào)節(jié)環(huán)采用抗飽和PI控制算法。 本文建立了實(shí)際的掃描控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理,運(yùn)行可靠,性能穩(wěn)定。
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