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微波暗室运动平台系统设计

作 者: 贡志锋
导 师: 曹健
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 微波暗室 伺服电机 同步带 DSP 串口通讯
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 35次
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内容摘要


随着信息战争的不断发展,电子战成为当今战争的重要手段。微波暗室运动平台主要用来模拟空间电子战环境下多种目标的运动轨迹。其具有保密、测试简单、可靠方便、节省成本等诸多优点。本文主要介绍了微波暗室运动平台的机械结构、控制系统、软件及通讯系统的设计,并对系统指标进行了实验检验。在机械结构方面,设计了静音导轨和橡胶轮的搭配方案有效减小了单车的震动,实现了单车的平稳运行。用同步带传动方式取代依靠车轮在导轨上摩擦运行的传统方式,避免了打滑现象。采用伺服电机驱动,光电编码器实现位置检测的闭环控制方式,取代以往的步进电机驱动,开环控制的方式,避免了远距离上步进电机丢步带来的位置误差。控制系统采用典型上下位机分布式控制方式。IPC作为上位机完成整个系统的设备管理,负责系统监控和控制。基于DSP的单车控制器接收上位机指令完成指定功能,并将单车状态实时反馈给上位机。充分发挥了IPC的多任务处理能力和DSP可靠高速控制特性。采用多级安全机制,防止单车运动轨迹超出轨道及两车相撞。软件设计主要分为上位机控制软件设计和DSP控制软件设计。基于C++语言编制的上位机软件能够实时动态显示整个系统及单车的运行状态,界面友好、功能丰富、操作简单。DSP控制器软件主要负责开关量控制、D/A、A/D、串口通讯、PID控制。通讯方式采用RS422串口通讯协议,光纤传输,即保证了信号的高速可靠,又改善了电磁兼容性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9
  1.2 微波暗室简介  9-10
  1.3 微波暗室运动平台发展现状  10-11
  1.4 微波暗室运动平台系统应用  11-12
  1.5 课题研究的主要内容  12-13
第2章 微波暗室运动平台机械结构设计  13-27
  2.1 引言  13
  2.2 主要技术指标  13-14
  2.3 机械结构设计  14-26
    2.3.1 总体结构介绍  14-15
    2.3.2 单车系统设计  15-19
    2.3.3 车体系统  19-20
    2.3.4 轨道  20-21
    2.3.5 运动小车的限位防撞措施  21-22
    2.3.6 通讯托线系统  22-23
    2.3.7 负载  23-24
    2.3.8 位置传感器和初始位置校验  24-25
    2.3.9 电磁兼容性设计  25-26
  2.4 系统误差分析  26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 单车DSP 控制器设计  27-44
  3.1 引言  27
  3.2 单车DSP 控制器性能要求  27-28
  3.3 系统方案设计  28-29
    3.3.1 单车控制系统DSP 芯片选取  28-29
    3.3.2 单车DSP 控制器功能设计  29
  3.4 硬件电路设计  29-42
    3.4.1 电源电路设计  29-34
    3.4.2 时钟电路  34
    3.4.3 外扩RAM 电路  34-35
    3.4.4 模数转换电路  35-37
    3.4.5 精准参考电源电路  37
    3.4.6 数模转换电路  37-38
    3.4.7 串口通讯电路  38-39
    3.4.8 现场总线设计  39-40
    3.4.9 时序I/O 接口设计  40-41
    3.4.10 外扩总线  41
    3.4.11 仿真接口设计  41-42
  3.5 控制器印制电路板设计  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章 软件及控制算法  44-57
  4.1 引言  44
  4.2 软件设计  44-50
    4.2.1 软件设计方案概述  44-45
    4.2.2 上位机软件设计  45-46
    4.2.3 单车DSP 控制器软件  46-48
    4.2.4 通讯设计  48-50
  4.3 微波暗室运动平台单车控制算法  50-56
    4.3.1 积分分离PID 控制算法  50-51
    4.3.2 控制系统建模与仿真  51-53
    4.3.3 控制系统稳定性分析  53-56
  4.4 本章小结  56-57
第5章 微波暗室运动平台实验研究  57-65
  5.1 引言  57
  5.2 微波暗室运动平台的系统组成  57-60
    5.2.1 系统硬件  57-58
    5.2.2 控制系统测试软件设计  58-60
  5.3 试验中遇到的问题  60
  5.4 微波暗室运动平台系统实验研究与结果分析  60-63
  5.5 本章小结  63-65
结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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