VXI总线运动单元测控模块研制

论文摘要

武器系统中通常包含多种运动单元,现有的运动单元测控模块通常只能对一类运动单元进行测试与控制,因此武器自动测试系统中需要种类繁多的运动单元测控模块,最终导致测试系统体积庞大,成本增加。所以研制一种能对多类运动单元进行测控的VXI模块具有重要的意义。通过对武器系统运动单元类型的分析,设计了基本覆盖武器系统运动单元测控需求的通用测控模块。模块能够控制直流电机、交流电机、步进电机及同步器/解算器。同时能对感应移相器和光电码盘信号、同步器/解算器及精密电阻定位信号进行检测。模块采用DSP作为主控芯片,对各部分功能电路进行控制,利用DSP强大的运算和控制能力可以在控制运动单元的同时对几种传感器信号进行测试。采用功能电路复用的方法及硬件电路软件化的方法简化了硬件电路,缩小了功能电路的体积,在单槽模块上实现了多功能测试。利用FPGA内部设计的码盘计数器实现了光电码盘位置反馈信号测试功能,为交直流电机的控制提供了反馈信号;采用FPGA内部设计的PWM模块和DSP内的PID控制算法实现了直流电机控制功能;采用DSP内部软件计算的方法实现了同步/解算器信号测试以及激励信号发送功能;采用高精度A/D同时读取位置传感器供电电压和位置信号电压来消除比例误差的方法实现了电阻定位信号检测功能;采用相位检测技术实现了感应移相器信号检测功能;采用D/A控制交流变频器的方法实现了交流电机控制的功能。利用Lab Windows/CVI开发了符合Vpp规范的驱动程序和软面板。用户通过软面板及驱动函数可以同时对多种运动单元进行测试和控制。实验结果表明,本模块设计正确,满足技术要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 运动控制系统的现状
• 1.2.2 同步/解算器数字化研究现状
• 1.2.3 步进电机及其控制技术
• 1.2.4 伺服电机及其控制技术的发展
• 1.3 主要研究内容和关键技术
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 关键技术
• 1.4 本文结构
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 模块的功能要求和性能要求
• 2.1.1 功能要求
• 2.1.2 性能要求
• 2.2 基于DSP的S/R-D转换方法和方案讨论
• 2.2.1 S/R-D转换理论模型
• 2.2.2 实现方案
• 2.3 基于DSP的D-S/R转换方法和方案讨论
• 2.3.1 D-S/R转换理论模型
• 2.3.2 实现方案
• 2.4 硬件总体方案设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件设计
• 3.1 DSP控制器的选择
• 3.2 FPGA的选择
• 3.3 同步/解算器-数字转换部分
• 3.3.1 隔离放大电路设计
• 3.3.2 A/D采样电路设计
• 3.3.3 带通滤波器设计
• 3.4 数字-同步/解算器转换部分
• 3.4.1 波形发生器电路设计
• 3.4.2 调幅D/A及外围电路设计
• 3.4.3 输出格式变换
• 3.5 光电码盘信号测试部分
• 3.6 交流变频器控制部分
• 3.6.1 D/A转换电路设计
• 3.7 感应移相器信号检测部分
• 3.7.1 整形放大电路设计
• 3.7.2 相位检测电路设计
• 3.8 直流电机驱动部分
• 3.9 步进电机驱动部分
• 3.10 电阻定位信号测试部分
• 3.11 结构设计
• 3.12 本章小结
• 第4章 软件设计
• 4.1 DSP软件设计
• 4.1.1 DSP软件结构图
• 4.1.2 主程序设计
• 4.1.3 S/R-D及D-S/R转换程序设计
• 4.1.4 步进电机控制程序设计
• 4.1.5 电阻定位信号检测程序设计
• 4.1.6 感应移相器信号检测程序设计
• 4.1.7 交直流电机控制程序设计
• 4.2 上位机软件设计
• 4.2.1 软件规划
• 4.2.2 仪器驱动函数结构及函数介绍
• 4.2.3 软面板设计
• 4.2.4 VXI与DSP之间的命令通讯表
• 4.3 本章小结
• 第5章 系统调试与测试
• 5.1 软件与硬件的调试
• 5.1.1 各部分功能电路调试方法
• 5.1.2 上位机软件调试方法
• 5.2 系统测试
• 5.2.1 测试方法
• 5.2.2 测试结论
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢