DSP在寻北方位仪测控回路中的应用研究

摘要

快速寻北和方位测量系统采用的是惯性工作原理，其作用是在车体静止的情况下，通过寻北测量给出车体纵轴水平投影的真北方位角和当地的纬度值，从而装定方位基准。快速寻北和方位测量系统工作时不依赖外界信息，不会受到磁场物质等的环境干扰，在高低温的环境下表现了优越的性能，是一种自主式的方位指示系统。它能在全天候的环境下快速精确地测定北向，特别适用于高机动野战环境。 本论文首先对快速寻北和方位测量系统的原理进行了理论分析，进而对系统中稳定回路建立了系统未校正时的数学模型，结合系统参数，得到了一个标准的控制对象，之后设计了一个模糊PID控制器，并对其进行了仿真。仿真结果表明，通过选择适合的控制参数，稳定回路可设计成为一个响应速度快、稳态误差小的控制系统，并将其与经典PID控制、模糊控制方法相结合，经比较发现本文设计的模糊PID控制有较好的控制性能。 本文还对对快速寻北和方位测量系统的软硬件设计作了详细地介绍。传统的寻北方位系统采用PC104，因为其功耗大、体积大、集成度低、结构复杂、可靠性低、接口方式单一，无法满足对快速寻北系统小型化、高精度和实时性的要求。本论文采用TMS320C6713芯片构建快速寻北和方位测量系统的计算机系统。TMS320C6713作为一种高性能低价格的数字信号处理器，具有高效、高速、高精度等优点，这就为寻北方位系统中的复杂数学运算奠定了基础。本课题以TMS320C6713芯片为核心，调试了数据的采集、处理、输出、信息通讯等硬件电路和相关软件，实现了寻北和方位保持功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景、意义及国内外发展情况

1.1.1课题背景及意义

1.1.2国内外研究现状

1.1.3 DSP在控制领域的应用

1.2本课题所用的核心器件介绍

1.3模糊PID控制简介

1.4论文的主要研究内容

第2章寻北方位仪原理及稳定回路设计

2.1车载快速寻北方位仪的构成

2.1.1主体仪器传感器组合体

2.1.2测控回路

2.2寻北工作原理

2.2.1坐标系

2.2.2理想寻北原理

2.2.3陀螺仪有常值漂移时的寻北原理

2.2.4陀螺仪水平面倾斜时的寻北原理

2.3方位仪原理

2.4寻北仪中的控制回路

2.5稳定回路设计

2.5.1稳定回路的结构

2.5.2稳定回路的数学模型

2.5.3未校正的系统

2.6本章小结

第3章稳定回路的Fuzzy-PID控制

3.1模糊控制的发展

3.2系统仿真要求

3.3经典的PID控制

3.3.1 PID控制原理

3.3.2 PID控制的局限性

3.4模糊控制的基本原理

3.4.1模糊控制的几个概念

3.4.2模糊控制器的设计

3.4.3确定稳定回路模糊控制器的结构

3.5稳定回路的Fuzzy-PID控制

3.6本章小结

第4章寻北系统硬件电路的设计与实现

4.1系统需求

4.2系统硬件整体设计

4.3模拟电路的硬件设计

4.4 DSP计算机系统硬件设计

4.4.1A/D转换和采样

4.4.2 DSP最小系统模块

4.4.3串口通信模块

4.5本章小结

第5章寻北系统的软件设计

5.1 DSP的CCS集成开发环境

5.2 DSP系统的程序开发

5.3 DSP系统功能模块设计

5.3.1系统初始化模块

5.3.2接口模块

5.4解算模块

5.5主程序的设计

5.6 DSP自举引导

5.7本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢