基于DSP的天线伺服控制器设计与实现

论文摘要

在执行导弹火箭发射任务时,遥测天线是不可缺少的设备。它主要对发射目标进行跟踪锁定,实时接收来自飞行目标的数据信息,工程人员通过分析该数据信息,对发射效果进行评估。天线伺服分系统是遥测天线中的重要组成部分,它使天线能够精准的对准飞行目标,使得数据通信能够顺利进行。本文在分析天线伺服系统的基础上,设计了天线伺服系统控制器,主要内容包括算法设计及相应的软硬件设计。算法上主要采用快速最优算法+模糊PID算法的控制策略。快速最优算法是一种类似bang-bang控制的控制策略,在该算法控制下,控制器输出最大控制量,且需要在正反两方向进行切换。当系统跟踪误差较大时采用快速最优算法控制以提高系统响应快速性,当跟踪误差较小时,采用模糊PID进行精准控制。硬件上主要设计了DSP+FPGA的控制平台,包括SDRAM和FLASH扩展、AD转换、二阶低通滤波等电路,该平台能处理大量信号和复杂算法;软件设计在本文中主要通过流程框图的形式进行介绍。最后,在对控制器硬件电路测试通过后,在实际系统中对模糊PID算法和快速最优算法进行论证,最终系统测试结果表明,采用快速最优算法结合模糊PID算法的控制策略,天线运行具有良好的动静态特性,满足天线伺服系统的技术要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 伺服控制技术简介
• 1.3 国内外伺服发展状况
• 1.4 论文基本结构
• 第2章 天线伺服系统概述
• 2.1 天线伺服系统简介
• 2.2 天线伺服系统组成
• 2.3 技术要求及闭环结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 控制器硬件设计
• 3.1 硬件总体方案
• 3.2 电源模块设计
• 3.3 复位电路设计
• 3.4 时钟电路设计
• 3.5 串口电路设计
• 3.6 JTAG电路设计
• 3.7 滤波电路设计
• 3.8 AD转换电路设计
• 3.9 抗干扰措施
• 3.10 本章小结
• 第4章 控制算法设计
• 4.1 前言
• 4.2 模糊PID算法设计
• 4.2.1 变量模糊化及其隶属函数确定
• 4.2.2 模糊参数规则表的建立
• 4.2.3 模糊蕴涵和模糊推理
• 4.2.4 模糊判决（解模糊）
• 4.2.5 Matlab求解过程
• 4.2.6 模糊状态查询表
• 4.3 快速最优算法设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 控制器软件实现
• 5.1 主程序
• 5.2 初始化子程序
• 5.3 定时器中断子程序
• 5.4 数据处理程序
• 5.5 算法处理子程序
• 5.6 本章总结
• 第6章 系统调试及试验结果
• 6.1 试验条件
• 6.2 系统测试
• 6.2.1 阶跃测试
• 6.2.2 等速测试
• 6.2.3 正弦测试
• 总结
• 参考文献
• 附录1 控制卡PCB图
• 附录2 控制卡硬件
• 致谢