液浮摆式加速度计温度控制系统的研究

摘要

加速度计是惯性测量和导航系统的主要惯性元件之一，主要用于测量运载体的加速度值，而通过加速度又可以得到运载体的速度和位移，所以被广泛应用于航天、航空和航海等领域，其性能的好坏在整个系统中起着关键性的作用。因此，为了保证系统的稳定，加速度计的诸多性能参数必须在稳定的环境中进行严密的检测，所以建立一个稳定、均匀的温度场是保证惯性仪表高精度、高稳定性的关键。因而对加速度计温度控制系统进行研究，提高加速度计测试精度具有重要意义。本论文从工程实际出发，围绕液浮摆式加速度计温度控制系统展开了研究。首先对加速度计发展历史和现状、工作原理以及温度对液浮摆式加速度计的影响作了详细的分析，考虑到加速度计温度控制系统的特点，采用Fuzzy+PID复合控制策略。在大偏差(e>；±5 oC )时，采用Fuzzy控制算法。在小偏差(e<；±5oC )时，采用PID控制算法。本文以TMS320VC5409型DSP为核心，设计了温度控制系统的硬件电路。电路包括：温度信号的采样和放大、功率放大电路、DSP处理器为主体及各种外围接口器件的设计。外围接口电路主要包括：DSP与A/D和D/A接口电路的设计、电源、复位电路等。最后按照系统的要求，采用了美国NI公司专为测试领域所开发的虚拟仪器工具——LabVIEW作为测控软件开发工具，利用该图形化编程语言完成了控制系统软件部分的设计，实现了温度控制的功能。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外加速度计的研制和发展情况

1.3 温度控制的国内外发展状况

1.3.1 国外温度控制系统的发展情况

1.3.2 国内温度控制系统的发展情况

1.4 液浮摆式加速度计

1.5 温度对液浮摆式加速度计精度的影响

1.6 本课题主要研究内容

第2章 液浮摆式加速度计的温度控制系统方案

2.1 液浮摆式加速度计的组成

2.2 液浮摆式加速度计的工作原理

2.3 温度变化引起液浮摆式加速度计产生漂移的机理

2.4 Fuzzy+PID 控制器的设计

2.4.1 加速度计的数学模型

2.4.2 Fuzzy 控制策略

2.4.3 PID 控制策略

2.5 本章小结

第3章 液浮摆式加速度计温度控制电路的设计

3.1 引言

3.2 温度控制系统硬件的总体设计

3.3 系统各部分电路的设计

3.3.1 温度信号的采集及放大电路

3.3.2 A/D 转换电路的实现

3.3.3 D/A 转换电路的实现

3.3.4 光电隔离及功率放大电路

3.4 DSP 的接口设计

3.4.1 JTAG 仿真口的连接

3.4.2 时钟信号的接入

3.4.3 复位电路

3.4.4 BOOTLOAD 电路设计

3.4.5 串行通信接口设计

3.4.6 电源的设计

3.5 本章小结

第4章 液浮摆式加速度计温度控制系统软件的设计

4.1 引言

4.2 测控系统软件总体设计

4.3 系统软件主要功能模块的设计与实现

4.3.1 中心控制模块

4.3.2 数据采集处理模块

4.3.3 控制模块

4.3.4 数据显示模块

4.3.5 数据记录模块

4.3.6 报警模块

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢