隨著宇航事業(yè)的發(fā)展,目標(biāo)飛行器的飛行距離逐步增大,所應(yīng)用到的通信頻段也越來(lái)越高,同時(shí)天線(xiàn)波束寬度開(kāi)始變小,這對(duì)天線(xiàn)伺服系統(tǒng)提出了更高技術(shù)要求,進(jìn)而使得天線(xiàn)控制器的設(shè)計(jì)難度大幅增加。而船載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)對(duì)天線(xiàn)伺服系統(tǒng)提出了進(jìn)一步的要求,即它不僅具有高精度而且必須確保高動(dòng)態(tài)的性能要求,是伺服目標(biāo)跟蹤的難題,因此其測(cè)控系統(tǒng)必須隨之發(fā)展。本文構(gòu)建了船載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型,通過(guò)對(duì)船載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)功能、組成和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的分析,對(duì)船載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),包括天線(xiàn)伺服系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì),天線(xiàn)伺服系統(tǒng)模型,單機(jī)組成設(shè)計(jì)。根據(jù)船載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)抗船搖擾動(dòng)的控制算法,設(shè)計(jì)研制了天線(xiàn)伺服控制器和穩(wěn)定控制平臺(tái),實(shí)現(xiàn)抑制船搖擾動(dòng)完成目標(biāo)跟蹤。船載天線(xiàn)伺服控制器設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。硬件上考慮了系統(tǒng)擴(kuò)展和冗余備份,設(shè)計(jì)了DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的智能控制卡,包括FPGA模塊和DSP模塊的SDRAM、FLASH擴(kuò)展、AD轉(zhuǎn)換模塊,上位機(jī)PCI接口模塊等電路,此外還設(shè)計(jì)了天線(xiàn)驅(qū)動(dòng)和角度采集控制卡。軟件采用結(jié)構(gòu)化模塊化設(shè)計(jì),通過(guò)天線(xiàn)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、抗船搖算法設(shè)計(jì)、天線(xiàn)伺服系統(tǒng)控制器軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了天線(xiàn)伺服系統(tǒng)控制算法及各種控制。結(jié)合模型對(duì)控制算法進(jìn)行測(cè)試,根據(jù)對(duì)船載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)小角度階躍、大角度階躍、正弦、船搖隔離度測(cè)試數(shù)據(jù)分析可知,本文所設(shè)計(jì)的船載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性、較高的跟蹤精度及船搖隔離度,滿(mǎn)足系統(tǒng)指標(biāo)要求。同時(shí)對(duì)同類(lèi)型的其它天線(xiàn)伺服系統(tǒng)的天線(xiàn)控制器設(shè)計(jì)提供一定的借鑒。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：V556;U674.82
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文服系統(tǒng)，天線(xiàn)座是負(fù)載，選定的執(zhí)行元件是伺服電機(jī)，功率放大 驅(qū)動(dòng)器，反饋測(cè)量元件是電流霍爾、同軸測(cè)速機(jī)、速率陀螺以及 負(fù)載特性的分析載天線(xiàn)伺服系統(tǒng)的負(fù)載是安裝在天線(xiàn)座上的天線(xiàn)、饋源等。首先負(fù)載力矩，由于選擇的是拋物面天線(xiàn)，并且沒(méi)有安裝天線(xiàn)罩，因統(tǒng)的負(fù)載力矩主要包括風(fēng)負(fù)載力矩、摩擦力矩和慣性力矩等。如

圖 3-2 DSP 電路圖根據(jù) FPGA 下發(fā)的信號(hào)，選擇對(duì)應(yīng)的控制算法生成控制量，并上傳給FPGA。3.1.2 智能控制卡的工作原理DSP 與 FPGA 之間通過(guò) EMIF 接口、多通道緩沖串口、主接口相連。作為備份，F(xiàn)PGA 芯片可以?xún)?nèi)嵌 Nios II 微處理器，包含豐富的外設(shè)資源。FPGA 中設(shè)置兩路串口采集天線(xiàn)位置信息及天線(xiàn)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，用 FPGA 中的程序控制接收機(jī)信號(hào)和推桿信號(hào)的采樣并通過(guò) IO 端口（PIO）進(jìn)行采集，按鍵信號(hào)、時(shí)碼信號(hào)同樣通過(guò) IO 端口（PIO）采集到并傳遞到 DSP芯片（Nios II 微處理器）中，上位機(jī)的控制指令和天線(xiàn)控制單元的狀態(tài)信息交互通過(guò) CPCI 總線(xiàn)進(jìn)行傳輸。天線(xiàn)控制單元智能控制卡預(yù)留了兩路串口接口可以接收數(shù)字接收機(jī)信息和

3.2 智能控制卡硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1 電源電路智能控制卡主要芯片為DSP和FPGA，其中DSP芯片的端口電壓為3.3V，對(duì)應(yīng)的核電壓是 1.26V；FPGA 端口電壓是 3.3V，對(duì)應(yīng)的核電壓是 1.5V。所以，應(yīng)實(shí)施電源轉(zhuǎn)換。首先前 I/O 板把 PC 上的 5V 電壓通過(guò)電感濾波，之后再分別進(jìn)行 3.3V、1.26V 以及 1.5V 的轉(zhuǎn)換。對(duì)于 DSP和 FPGA的上電順序在這個(gè)過(guò)程中需要考慮，兩者的核供電要在端口供電之前進(jìn)行，這樣可以保證 DSP和 FPGA核的安全性。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，需要將鉭電容接入到電源轉(zhuǎn)換芯片的輸出端。5V 轉(zhuǎn) 1.26V、1.5V 輸出端的為 47u 鉭電容，5V 轉(zhuǎn) 3.3V 輸出端的為 100u 鉭電容，從而確保 DSP 內(nèi)核比其本身的端口先供電，這樣可以保證 DSP 處于安全的工作環(huán)境中。另外，芯片的電源輸出端連接適當(dāng)?shù)碾娙菀苑�(wěn)定電源并進(jìn)行濾波。如圖 3-5 所示，為5V 轉(zhuǎn) 1.26V 的電源轉(zhuǎn)換電路原理圖：
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本文編號(hào)：2863143