基于FPGA的多级电路开关精准同步控制系统的设计

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wenty2008
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近年来,电磁推进技术得到了快速发展,它为解决人们对超高速、大质量的推进要求开辟了一条新的途径。电磁发射是将电磁能转化成动能,借助电磁力做功,把抛体(电枢)发射出去,从而完成对抛体的推进。利用电磁力加速抛体具有能量利用率高、加速力可控等特点,是一种较为理想的推进方式。同步控制系统作为电磁推进装置的重要组成部分,负责对整个推进过程进行精准控制,它的可靠性和精准度对推进装置的运行起着非常重要的作用。本文在研究电磁推进技术基础理论的基础上,结合目前新兴的EDA技术、大规模可编程技术以及串口通信技术,设计实现了基于FPGA的多级电路开关精准同步控制系统。文中首先对电磁推进技术的特点和国内外发展现状进行了阐述,分析了感应型线圈推进装置的基本原理,对目前采用的同步控制方案进行了分析研究,并设计了改进方案。在此基础之上,对控制系统进行应用拓展,将其用于控制电路系统中的可控开关,可以实现三个可控开关之间0.1us~10ms导通或者关断延迟时间的精确控制。整个系统包括上位机通信软件部分和以FPGA为主控制芯片的硬件实时控制部分。上位机(PC)通信软件负责通讯、人机交互等实时性相对较低的任务;对于硬件实时部分即开发可编程逻辑器件FPGA,采用自顶向下的设计思想,给出了主要功能模块的设计和仿真结果。针对目前测量高速抛体速度方法中存在的问题,设计了一种基于FPGA的高速抛体测速装置。在论文的最后对同步控制系统和速度测量装置进行了实验验证,以保证整个控制系统的正常工作。理论分析和实验验证表明,本文所设计的电磁推进装置的同步控制系统具有可移植性强、良好的实用性和可扩展性,对提高电磁推进装置的性能具有较强的现实意义。
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