基于FPGA的高性能回收控制器的设计与实现

摘要

针对中国新一代载人飞船对回收着陆系统的高可靠、高实时、不可逆、一次成功等要求,为了使回收分系统控制单元在复杂控制模式下高精确完成弹减速伞、弹主伞、抛防热大底、着陆缓冲控制等相关的动作,设计了以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为核心处理器装置的控制单元,实现了对航天器的现有减速与缓冲装置的可靠、精确地控制。该控制器采用三模冗余(Three Mode Redundancy,TMR)控制策略,程序上采取了复杂状态机等并行执行的控制逻辑,系统上采取了3个分时启动电路,输出上采取了具有自反馈校正的同步校验信号系统。在满足产品上电浪涌电流的同时,以三取二方式有效的输出规定脉宽时序的指令信号,满足了后一级执行机构的动作需求。实物产品飞行试验验证结果显示,回收控制器启动特性、指令时间、响应性能均满足航天器现有减速与缓冲装置要求,可为同类型其他设计提供一定的借鉴和参考。