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时间:2019-03-12
《基于fpga的电动舵机伺服控制系统研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、中北大学学位论文基于FPGA的电动舵机伺服控制系统研究摘要作为制导武器之一的导弹,在现代化战争中发挥着越来越重要的作用,电动舵机伺服控制系统作为导弹的控制和执行机构,其性能的优劣对导弹的最终作战效果影响重大。论文完成了对电动舵机伺服控制系统的Simulink仿真、硬件设计和FPGA控制芯片的程序设计,进行了相关实验,并对实验结果进行了分析和研究。论文首先阐述了电动舵机伺服控制系统的组成结构和工作原理,并为系统的各组成部分分别建立了数学模型。系统采用位置环、速度环、电流环相结合的三闭环控制,选用经典的PID作为控制算法。结合导弹对电动舵机伺服控制系统的指标要求,根据系统的工作原理
2、,在Simulink平台建立了系统的模型,在指令信号为阶跃信号和正弦信号的情况下,对电动舵机的舵面偏转和电机的转速等进行了仿真,并得到了系统在20Hz以下范围内的频率特性曲线。在系统的硬件设计方面,制定了系统的整体硬件电路的实施方案,根据系统的特点,选定了EP1C12Q240C8N作为控制芯片,将FPGA的外围电路按功能进行了模块划分,并为每个功能模块设计了硬件电路。FPGA程序设计同样采用了模块化的设计思想,采用VerilogHDL语言并借助于QuartusII和ModelSim两款软件作为开发平台对FPGA芯片进行了程序设计。最后,对整个的电动舵机伺服控制系统进行了阶跃信号
3、和正弦信号下的试验测试,试验结果表明,论文研制的舵机达到了技术指标的要求。关键词:电动舵机;伺服控制;FPGA;PID算法;三闭环控制中北大学学位论文ResearchonElectricActuatorServoControlSystembasedonFPGAAbstractThemissile,asakindofguidedweapon,playsanincreasinglyimportantroleinmodernwarfare.Electricactuatorservocontrolsystemisthecontrollerandactuatorinthemissilea
4、ndsoitsperformancehasasignificantimpactonthemissile'scombatingeffect.WhatthethesiscompletedisthesimulinksimulationandthedesignofsystemhardwareandprogramsforFPGAwhichisthecontrolchipofthesystem.Andthethesisalsoanalyzedtheresultsofrelatedexperiments.Firstly,thethesisexplainedthestructuralcompo
5、sitionandoperationalprincipleofelectricactuatorservocontrolsystemanddevelopedmathematicalmodelsforeachpartofit.Thepositionloop,speedloopandcurrentloopwereusedtocontrolthesystem.AndthecontrolalgolithmwasclassicalPIDmethod.Accordingtotherequirementsofthesystematictargetneededbythemissileandope
6、rationalprincipleofelectricactuatorservocontrolsystem,simulinksimulationmodelwasestablished.Thensimulationsofcontrolsurfacedeflectionsandmotorspeedwasconductedwithstepandsinusoidalsignalsascommands.Andfrequencycharacteristiccurvebelow20Hzwasdrawn.Theoverallideasforthecircuitsystemwerepresent
7、edinthisthesis.EP1C12Q240C8Nwasselectedasthecontrolchip.PeripheralcircuitoftheFPGAchipwassubdividedintosomemodulesbasedonitsfunctionandrelevanthardwarecircuitwasdesignedforeachfunctionalmodule.AstothedesignofprogramsforFPGA,thethoughtofmoduledesign
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