基于FPGA的转塔测角及驱动控制系统研究

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目前转塔系统在航天工业、兵器工业以及自动化控制工业应用越来越来广泛。伴随着相关技术的发展,对转塔系统的要求也越来越高,要求精度高、响应快,能快速的跟踪目标、到达指定位置,实现精密定位、速率跟踪和随动功能等等。本课题以转塔设计项目为背景,构建了转塔的测角系统及驱动控制系统,对二者,重点是双通道测角系统进行了相关的研究、分析工作。  首先,论文对双通道测角系统进行了研究。为了提高测角精度进而提高整个转塔系统的精度,本设计采用双通道测角系统。论文分析了双通道旋转变压器的工作原理、双通道测角系统的原理,对测角系统的主要部分:激磁电源、轴角变换、粗精耦合进行了设计分析。为了尽可能地提高精度,对测角系统的可能误差进行分析,并提出了误差补偿的方法。  其次,针对采用专用轴角转换芯片的测角系统存在的某些不足,论文运用FPGA构造数字RDC,进而构成基于数字RDC的测角系统,对作为核心部分的数字RDC算法进行了研究。分别研究了基于改进CORDIC算法、基于锁相环、基于隆伯格观测器的三种数字RDC算法,并进行了比较分析。之后对三种算法利用MATLAB/Simulink进行仿真研究,验证了各算法的正确性。  再次,论文对转塔系统采用的基于FPGA的永磁同步电机的驱动控制系统进行了分析,主要分析了永磁同步电机的数学模型及其控制策略。  最后,分别构建了转塔测角系统和驱动控制系统的硬件结构,设计了相关的电路。利用Verilog-HDL语言开发了数字RDC测角系统和驱动控制系统的三角函数计算、PID控制器、坐标变换、SVPWM等功能模块,并对主要模块进行了仿真和实验验证。最终,通过相关实验结果对论文的研究工作进行了验证。  
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