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红外导引头的二轴伺服稳定平台控制系统设计与实现

范宏伟  
【摘要】: 本文结合实际开展了二轴伺服惯性稳定平台的研究,利用DSP和FPGA构建稳定平台控制系统的硬件电路。研究的内容包括以下几个方面: 第一,本文系统的介绍了当前国内外惯性稳定平台的研究现状,总结了惯性稳定平台控制的几个关键问题,即,视轴稳定技术,双闭环控制技术以及预测滤波技术,引入了针对本系统的速度、位置双闭环经典PID控制策略。根据本系统的电机和机械结构参数,建立了系统的速度、位置双闭环控制模型,并进行了仿真,在理论上验证了本系统控制策略的可行性; 第二,搭建了以DSP和FPGA为核心的控制与驱动电路,利用DSP负责伺服控制,FPGA负责输入、输出时序控制,同时扩展了AD,DA,Flash,SDRAM,422通讯接口等外设。电机驱动电路采用PWM发生器+H桥的方案,利用DA的输出值调整PWM占空比,调节电机转速; 第三,编写了系统的底层接口程序以及外设的输入输出时序控制逻辑,在此基础上编写了系统的双闭环PID伺服控制主程序,给出了主程序与中断子程序的流程图,最后编写了基于串口通讯的上位机应用软件,利用上位机软件发送切换系统运行状态的控制指令,并利用上位机软件测试了系统在几种工作状态下的角位移传感器状态; 最后,对图像处理和传输延迟造成的控制滞后进行了初步探索,研究了三种常见的预测滤波技术,通过仿真对比了不同情况下的补偿效果,从中选择了适合于本系统的预测算法。


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