基于FPGA高精度测速单元的设计与实现

摘要

高性能飞行控制系统的研制对飞行仿真转台性能提出了越来越高的要求，而测速反馈又是飞行仿真转台控制系统中不可缺少的关键环节之一，其品质的优劣直接关系到仿真转台的控制精度和性能，因而提高仿真转台的速度测量精度具有重要的现实意义。 本文首先分析了数字式速度测量方法的特点以及典型测速方法在低速和超低速时的不足，针对采用光电编码器作为位置反馈元件的情况，设计实现了一种基于FPGA的高精度位置速度测量电路单元。其次，通过引入高频时钟脉冲，有效降低了低速区因采样时钟与反馈脉冲不同步而带来的测量误差；并通过外推提高了超低速区因反馈脉冲数在多个采样周期均不变化而导致的测量误差与滞后；同时通过合理的程序逻辑设计，有效地提高了测速电路单元的抗干扰能力。接着，为方便测速单元与不同类型控制器实现数据交换，在FPGA内部完成了PCI接口、双口RAM接口和串口接口控制器的设计，并开发了本测速单元Windows2000/XP的环境下PCI接口的WDM驱动程序。最后，设计开发了测试用标准的速度可变光电编码器信号发生器与速度测量显示软件，完成了本测速单元的离线测试与在线测试。 经大量的测试验证表明，所开发的测速电路单元的位置测量精度、速度测量精度、工作稳定度等均达到了技术指标要求，使超低速时测速精度得到了很大的改善，结果表明设计是正确的、合理的、可行的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录、注释表

声明

第一章 绪论

第二章 高精度测速单元的设计方案

第三章 高精度测速方法研究

第四章 高精度测速电路板硬件设计

第五章 测速单元软件设计

第六章 测速电路板测试验证

第七章 总结与展望

参考文献

致 谢

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