高精度寻北仪控制器数字化设计

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1、哈尔滨工程火学硕士学位论文摘要寻北仪是一种惯性仪表，它主要利用惯性器件(陀螺仪和加速度计)来测量地球自转角速度和重力加速度，经过解算得到固定于其上的参考轴向与真北方位的夹角，从而得到载体的某一固定轴向与北向的夹角。在实现寻北功能后，再通过施加力矩的方法使陀螺仪主轴转到真北方向，使系统工作于方位仪模式，则陀螺主轴就能始终保持在真北方位上，不断地指示车体相对北向方位的方位角。文中对寻北仪的寻北原理作了详细的介绍，提出了寻北系统的整体方案，同时也介绍了方位仪的实现方案。本文介绍了系统各部分的组成和工作原理。并详细叙述了再平衡回路中信号采集和预处

2、理中的关键环节。在建立系统模型的基础上，根据性能指标要求，分别研究陀螺力反馈闭环、旋转台体系统闭环的PID控制方法，并利用突思汀变换法进行离散化得到数字控制器，通过仿真环节我们可以看出设计控制器对系统的必要性。采用DSP和FPGA作为硬件电路核心，DSP采用TI公司C2000系列芯片F2812，它是目前控制领域功能最强大的DSP芯片之一。器件上集成了丰富的外设，为电机控制提供了良好的平台。本文设计了与DSP和FPGA相关的硬件电路以及软件程序。最后给出了寻北仪系统试验数据，包括重复性、全周和高低温等，通过这些试验证明，系统的硬件和软件算法

3、等的正确性以及数字化控制的优越性。关键词：寻北仪；再平衡回路；PID控制：DSPABSTRACTThenorth—seekinginstrumentwasakindofinertialinstrument．Bygyroandaccelerator,itmeasureedtheangularspeedofEarthrotationandtheaccelerationofgravity,thentheanglebetweenthereferenceaxisofcarrierandthetruenomlwasresolvedthroughcom

4、putations．Afterthat，rotatingthesensitiveaxisofthegyrotopointthetruenorth，theinstrumentWasworkingintheazimuthmodetoconstantlydisplayazimuthangleofthecarrier．Inthispaper,thefindingnorththeoryWaSintroducedindetail，andpresentedawholeschemeonnorth．seekingsystem．Atthesametime，t

5、hetheoryofazimuthinstntmentwasdiscussed．ThispaperintroducedUSallpartsandworkingprincipleofthesystem，andthekeypartsinsignalcollectionandpretreatmentwerediscussed．Onthebasicofsystem’Smodel，theclosedloopssuchasgyrorebalance，platformsysteminservingmode，wereresearchedusingclas

6、sicalPIDcontroltheoryaccordingtorequirements．Through’tusfin’transforming，thedigitalcontrollersweredesigned．Thesimulationresultsshowedtheiradvantage．ItusedDSPandFPGAashardwareelectriccircuitcore，DSPusedTICorporationC2000serieschipF2812，atpresent，itWasoneofthemostformidable

7、DSPchipsinthecontroldomain．Onthecomponentintegratedtherichperipheral，itprovidedthegoodplatformforthemotorcontrol，thispaperdesignedtheDSPrelatedhardwareelectriccircuitaswellasitsSORwal．eprocedure．Finally,itgavethetestdataofthenorth．seekinginstrument，includingduplication，hi

8、ghtemperature，lowtemperatureandSOOil．throughtheseexperimentalproof,itshowedtheaccurateofthesyste