基于DSP的雷达导引头天线伺服控制系统设计

摘要

本文以实际项目需求为背景,旨在利用DSP芯片TMS320F2812(以下简称 F2812)的强大控制功能和无刷直流电机的功耗低、体积小等优点,研制一套功能性能满足设计指标要求的原理样机,该原理样机要求能够控制雷达导引头天线在方位和俯仰二维空间内运动,实现雷达导引头对目标的搜索、捕获和跟踪。
　　本文首先开展了系统方案设计,接着是控制器硬件设计,然后是控制器软件设计,最后对原理样机进行了性能指标测试及测试结果分析。在系统方案设计中,对主要执行单元伺服电机和其它部件进行了选型设计,确定伺服电机为直流无刷电机后,对电机为直流无刷电机的机构、工作原理及数学模型进行了分析,最后进行了系统软件方案设计,确定了系统软件方案。在控制器硬件设计中,构建了以F2812为主控芯片的基本架构,对F2812的功能指标进行了分析性,采取了硬件抗干扰措施,进行了主控电路、外围电路及PCB设计。在控制器软件设计中,主要包括软件开发环境CCS3.0的熟悉、主控芯片DSP的初始化设计、控制器主程序和子程序设计,最后对原理样机进行调试,并对调试中的主要问题进行了总结。
　　基于DSP的雷达导引头天线伺服控制系统设计完成后,开展了原理样机研制,原理样机设计、生产、调试结束后,对其性能指标进行了测试,测试结果表明本系统搜索周期较短,角度搜索范围较宽,原理样机能够在方位维和俯仰维上能够对目标实现良好的跟踪,而且跟踪精度较高,满足设计要求,达到预先研究目的。

目录

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 本文的研究背景及意义

1.2 雷达导引头的研究现状

1.3 雷达导引头的发展趋势

1.4 导引头天线伺服控制技术的发展状况

1.5 本论文的主要研究内容

第2章 雷达导引头天线伺服控制系统方案设计

2.1 引言

2.2 天线伺服控制系统硬件方案设计

2.2.1 系统硬件方案设计

2.2.2 主要部件功能及实现

2.3 伺服电机的选型设计

2.4 无刷直流电机的结构、工作原理及模型

2.4.1 无刷直流电机的结构

2.4.2 无刷直流电机的工作原理

2.4.3 无刷直流电机控制的数学模型

2.5 天线伺服控制系统软件方案设计

2.5.1系统软件方案

2.5.2搜索过程控制方案

2.5.3跟踪过程控制方案

2.6 本章小结

第3章 控制器硬件设计

3.1 引言

3.2 控制器硬件架构设计

3.3 主控芯片F2812功能指标及主控电路设计

3.4 控制器外围电路设计

3.4.1 FPGA电路设计

3.4.2 电源设计

3.4.3 复位和看门狗电路设计

3.4.4 A/D采样电路设计

3.4.5 接口电路设计

3.5 控制器PCB设计

3.6 控制器硬件采用的抗干扰措施

3.7 本章小结

第4章 控制器软件设计

4.1 引言

4.2 CCS 3.3简介

4.3 主控芯片DSP初始化

4.3.1 DSP存储器分配

4.3.2 DSP寄存器设置

4.4 控制器软件主程序设计

4.5 控制器子程序设计

4.5.1 自检子程序设计

4.5.2 搜索子程序设计

4.5.3 跟踪子程序设计

4.5.4 速度环控制算法设计

4.5.5 位置环控制算法设计

4.5.6 PWM波形产生设计

4.6 原理样机调试及其问题处理

4.7 本章小结

第5章 系统测试及结果分析

5.1 系统测试

5.1.1 系统测试项目及目的

5.1.2 系统测试条件

5.2 测试结果及分析

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致谢

个人简历