高精度天线副面调整机构专用控制器设计

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1、高精度天线副面调整机构专用控制器设计作者姓名杨世红导师姓名、职称陈光达教授一级学科控制科学与工程二级学科控制理论与控制工程申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1204122060分类TN82号TN273密级公开西安电子科技大学硕士学位论文高精度天线副面调整机构专用控制器设计作者姓名：杨世红一级学科：控制科学与工程二级学科：控制理论与控制工程学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：陈光达教授提交日期：2014年11月DesignofTheSpecialControllerforAdjustmentMechanismonTheHighPre

2、cisionAntennaSideAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinControltheoryandControlengineeringByYangShihongSupervisor:Prof.ChenGuangdaNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

3、致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段

4、保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要近年来，随着计算机技术和电子技术的快速发展，为了适应现代通信设备的需求，天线也就需要向不同的方向发展，其中反射面天线的出现就是天线工作频率不断提高的结果。天线在工作时，需要精确的跟踪捕获目标，就需要支撑平台有很高的运转精度和刚度以及快速的动态响应特性。随着运动控制技术的不断进步和完善，运动控制器作为一个独立的自动化控制产品因其响应速度快、控制精度高、运动平稳等特性以

5、及价格和市场基础等优势已被越来越多的产业领域接受，在航空航天、机器人、纺织、机床、军事等诸多领域都有着广泛的应用。本文所研究的对象是高精度天线副面调整机构，主要应用于大口径高频段的反射面天线上，尤其对于天线系统在运转过程中，需要副面同时按照一定要求轨迹进行运动的高精度天线系统中。该机构安装了六轴调整平台来实现副面在空间的运动，以此来保证天线的电性能，以及副面在天线运转过程中，能够在空间形成一条曲线，按照一定的轨迹进行运动。为此，通过对多轴运动控制器的常用方案进行分析比较后，本文最终提出了一种基于“ARM+FPGA”的专用运动控制器设计方案，并完成了具体的硬件和软件的开发设

6、计。本文所设计的六自由度平台控制系统采用“上位机＋专用运动控制器”的形式。上位机软件根据运动要求规划运动轨迹，发出控制指令，通过RS-232串行通信传输给运动控制器，运动控制器进行指令解析后，将运动指令通过CAN总线发送给伺服驱动器。专用运动控制器由ARMCortex-M3（LPC1769）和FPGA（EP2C5T144C8）及其外围电路组成，其中LPC1769作为主CPU，充分利用其高性能和超低功耗以及自身具有的CAN通道的特性。根据整个调整机构的功能和性能需求，对运动控制器的硬件电路进行了详细的设计，包括电源模块、ARM处理器模块、FPGA模块、通信模块、CAN模块、

7、SSI接口模块、限位保护模块等。软件方面主要通过对ARM控制器程序的编写来实现通信、解析以及电机控制等功能，并利用VerilogHDL硬件描述语言在FPGA中实现了SSI接口磁致伸缩位移传感器信号检测、限位保护逻辑功能。经过以上工作，运动控制平台搭建完成之后，对专用控制器进行了功能测试和性能测试，并测试运动控制平台的调整精度，经过测试表明：该高精度天线副面调整专用运动控制器运行平稳，可靠性高，精度能达到预定的要求。关键词：六自由度平台,运动控制器,ARM，CAN总线论文类型：应用基础研究I西安电子科技大学硕士学位论文IIABS