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基于CPCI总线技术的光电跟踪控制系统设计

作　者: 刘国栋
导　师: 秦刚; 刘建平
学　校: 西安工业大学
专　业: 控制工程
关键词: 跟踪调舷光电跟踪仪 PID算法再生反馈闭环控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文主要研究的是,舰载光电跟踪伺服控制系统的算法和软件设计。基于的硬件平台为数字化控制算法提供了基础。主要目标是：满足跟踪高速目标要求,提高伺服系统的快速性能,提高跟踪加速度等动态性能。并进行系统的优化设计,提高系统的性能、可靠性和可维修性。通过对常用控制算法的研究,和课题实际情况,本课题采用了合适的方法,完成了系统任务的要求。跟踪时,在目标为远区、无连续距离量时,伺服系统采用二阶环数字自适应控制技术,在目标为近区、有连续距离量时,伺服系统采用再生反馈加复合控制方式。此软件通过PID算法,将计算出来的数字误差量由D/A转换器输出模拟校正量到伺服电子箱,实现伺服系统的闭环控制。调舷过程分为三部分,加速段,减速段,恒速段。光电跟踪仪在工作过程中要完成起动、加速、减速、制动等动作。因此速度必须采用闭环控制。系统实时检测电机的实际速度值,同当前的设定值做比较,根据误差范围的不同分别采用PID控制、PD控制和Bang-Bang控制。最终通过伺服控制系统完成光电跟踪系统以下功能：对海上和空中目标进行捕获、跟踪、测距并向火力系统实时提供目标诸元。可独立观测、搜索、捕获、跟踪并实时提供目标诸元。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 研究背景  8-11
    1.1.1 舰载光电跟踪系统的发展  8-10
    1.1.2 舰载光电跟踪仪工作原理  10-11
  1.2 光电跟踪仪伺服控制系统  11-12
  1.3 国内外在本领域的现状  12-13
  1.4 课题研究的意义  13
  1.5 课题研究的内容  13-15
2 硬件平台  15-20
  2.1 硬件选型  15-17
  2.2 DSP芯片简介  17
  2.3 PCI9052芯片简介  17-18
  2.4 双口RAM  18-20
3 控制技术  20-37
  3.1 PID算法  20-21
    3.1.1 PID算法简介  20
    3.1.2 参数调整一般规则  20-21
    3.1.3 参数调整一般步骤  21
  3.2 模糊控制  21-22
  3.3 开闭环复合控制技术  22-23
  3.4 开闭环复合控制技术原理  23-25
  3.5 再生反馈技术  25-26
  3.6 再生反馈技术原理  26
  3.7 坐标系  26-33
    3.7.1 大地坐标系  26-27
    3.7.2 甲板坐标系  27
    3.7.3 托架坐标系  27-28
    3.7.4 视线坐标系  28-30
    3.7.5 船摇角定义  30
    3.7.6 几种重要的坐标变换关系  30-33
  3.8 运动模型  33-37
    3.8.1 跟踪模式  33-35
    3.8.2 调舷  35-37
4 软件程序设计  37-60
  4.1 CCS4.1 简介  37
  4.2 软件任务  37-40
    4.2.1 功能  37-39
    4.2.2 性能  39
    4.2.3 输入/输出  39
    4.2.4 数据处理要求  39-40
    4.2.5 接口  40
  4.3 软件设计决策  40-43
    4.3.1 接口说明  40-41
    4.3.2 接口内容  41
    4.3.3 软件单元的行为描述  41-43
    4.3.4 性能  43
  4.4 软件体系结构设计  43-59
    4.4.1 主控模块(MAINLY_CTRL)  43-44
    4.4.2 初始化模块(InitSystem)  44-45
    4.4.3 输入模块(InputData)  45-46
    4.4.4 输出模块(OutputData)  46
    4.4.5 开机(StartUp)  46-47
    4.4.6 关机(ShutDown)  47
    4.4.7 初始化自检模块(InitCheck)  47-48
    4.4.8 实时自检模块(CHECK_ONLINE)  48
    4.4.9 航路模块(RealWay)  48
    4.4.10 跟踪模块(Trace)  48-51
    4.4.11 目指(DIRECTA_TARGET)  51-52
    4.4.12 归零(RETURN_ZERO)  52
    4.4.13 手动模块(ManualControl)  52-53
    4.4.14 手动跟踪模块(ManualTrace)  53-54
    4.4.15 停当前模块(JUST_STAY)  54-55
    4.4.16 搜索(SERCHER)  55-56
    4.4.17 捕获模块(Catch)  56-57
    4.4.18 1ms中断处理模块(INT_PROCESS)  57-58
    4.4.19 坐标变换矩阵模块(MyMatrix)  58
    4.4.20 输出角度变换模块(Scjdbh)  58
    4.4.21 输入角度变换模块(Srjdbh)  58
    4.4.22 二阶环跟踪模块(BiTrace)  58
    4.4.23 方位修正模块(ReviseB)  58
    4.4.24 俯仰修正模块(ReviseE)  58-59
    4.4.25 控制速度变换模块(Kzsdbh)  59
    4.4.26 方位积分模块(FwIntegrator)  59
    4.4.27 俯仰积分模块(FyIntegrator)  59
    4.4.28 延迟模块(wait us)  59
  4.5 程序运行结果  59-60
5 结论  60-62
参考文献  62-64
攻读硕士学位期间发表的论文  64-65
致谢  65-67

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