高精度测角系统数字闭环激磁电源设计

摘要

以惯性器件为基础的惯性技术是导航与制导技术中的关键技术。惯性器件主要包括陀螺仪和加速度计。转台是用来标定惯性器件精度的最常用设备。转台测角系统是转台电控系统的重要组成部分，测角系统精度直接决定转台的控制精度，而激磁电源的精度则影响测角系统的精度。本文在开环数字激磁电源和滤波式闭环模拟激磁电源的基础上，重点研究了直接数字合成数字闭环激磁电源的设计方案及具体电路。
　　首先，提出数字闭环激磁电源的设计方案、原理及实际硬件电路。通过与开环直接数字合成式激磁电源和模拟滤波式闭环激磁电源的比较，提出应用高精度相位和幅值的控制方法的直接数字合成式闭环激磁电源设计方法，内容主要包括数字闭环激磁电源微处理器控制核心的选择，FPGA最小系统设计，以AD569为核心的DA转换电路的设计，带通滤波器传递函数的推导，实际电路参数选取，整流电路和过零比较电路等反馈线路设计，AD976模块设计，串口模块和FLASH存储芯片设计。
　　其次，设计数字闭环激磁电源FPGA芯片内部程序。设计基于高速计数器的直接数字输出鉴相器，设计AD转换控制电路和中值滤波算法，利用QuartusII软件提供的宏功能模块定制存储正弦信号数据的ROM单元模块，设计相位和幅值调整模块，设计PLL分频电路和数据缓存单元。
　　最后，分析数字闭环激磁电源各模块，建立控制系统模型，设计数字控制器。相位控制模块和幅值控制模块简化后的模型都为比例环节，采用积分控制器构成闭环系统。在相位闭环控制系统中，设计相位粗调和相位精调控制器实现对相位的调整；在幅值闭环控制系统中，设计幅值控制器实现对幅值的调整。为设置系统初试相位和幅值初始值，在FPGA内部移植DW8051单片机，编写下位机程序和上位机界面。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2课题在国内外的研究现状

1.3课题的主要研究内容

第2章 数字闭环激磁电源硬件电路设计

2.1数字闭环激磁电源设计方案

2.2数字闭环激磁电源硬件电路设计

2.3本章小结

第3章 数字闭环激磁电源FPGA功能模块设计

3.1 VHDL语言和QuartusII开发环境简介

3.2数字鉴相器设计

3.3 AD976时序控制模块设计

3.4数字均值滤波模块设计

3.5正弦信号存储模块设计

3.6相位调整模块设计

3.7幅值调整模块设计

3.8其他功能模块设计

3.9本章小结

第4章 数字闭环激磁电源控制器设计和系统调试

4.1相位控制器设计

4.2幅值控制器设计

4.3 DW8051移植及通信模块设计

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢