隨著宇航事業(yè)的發(fā)展,目標飛行器的飛行距離逐步增大,所應用到的通信頻段也越來越高,同時天線波束寬度開始變小,這對天線伺服系統(tǒng)提出了更高技術要求,進而使得天線控制器的設計難度大幅增加。而船載天線伺服系統(tǒng)對天線伺服系統(tǒng)提出了進一步的要求,即它不僅具有高精度而且必須確保高動態(tài)的性能要求,是伺服目標跟蹤的難題,因此其測控系統(tǒng)必須隨之發(fā)展。本文構建了船載天線伺服系統(tǒng)的動態(tài)模型,通過對船載天線伺服系統(tǒng)功能、組成和系統(tǒng)設計要求的分析,對船載天線伺服系統(tǒng)進行了總體設計,包括天線伺服系統(tǒng)靜態(tài)設計,天線伺服系統(tǒng)模型,單機組成設計。根據船載天線伺服系統(tǒng)抗船搖擾動的控制算法,設計研制了天線伺服控制器和穩(wěn)定控制平臺,實現抑制船搖擾動完成目標跟蹤。船載天線伺服控制器設計內容主要包括伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件設計。硬件上考慮了系統(tǒng)擴展和冗余備份,設計了DSP+FPGA結構的智能控制卡,包括FPGA模塊和DSP模塊的SDRAM、FLASH擴展、AD轉換模塊,上位機PCI接口模塊等電路,此外還設計了天線驅動和角度采集控制卡。軟件采用結構化模塊化設計,通過天線伺服系統(tǒng)動態(tài)設計、抗船搖算法設計、天線伺服系統(tǒng)控制器軟件設計,實現了天線伺服系統(tǒng)控制算法及各種控制。結合模型對控制算法進行測試,根據對船載天線伺服系統(tǒng)小角度階躍、大角度階躍、正弦、船搖隔離度測試數據分析可知,本文所設計的船載天線伺服系統(tǒng)具有良好的靜態(tài)特性、動態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性、較高的跟蹤精度及船搖隔離度,滿足系統(tǒng)指標要求。同時對同類型的其它天線伺服系統(tǒng)的天線控制器設計提供一定的借鑒。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V556;U674.82
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文服系統(tǒng)，天線座是負載，選定的執(zhí)行元件是伺服電機，功率放大 驅動器，反饋測量元件是電流霍爾、同軸測速機、速率陀螺以及 負載特性的分析載天線伺服系統(tǒng)的負載是安裝在天線座上的天線、饋源等。首先負載力矩，由于選擇的是拋物面天線，并且沒有安裝天線罩，因統(tǒng)的負載力矩主要包括風負載力矩、摩擦力矩和慣性力矩等。如

圖 3-2 DSP 電路圖根據 FPGA 下發(fā)的信號，選擇對應的控制算法生成控制量，并上傳給FPGA。3.1.2 智能控制卡的工作原理DSP 與 FPGA 之間通過 EMIF 接口、多通道緩沖串口、主接口相連。作為備份，FPGA 芯片可以內嵌 Nios II 微處理器，包含豐富的外設資源。FPGA 中設置兩路串口采集天線位置信息及天線開關量信號，用 FPGA 中的程序控制接收機信號和推桿信號的采樣并通過 IO 端口（PIO）進行采集，按鍵信號、時碼信號同樣通過 IO 端口（PIO）采集到并傳遞到 DSP芯片（Nios II 微處理器）中，上位機的控制指令和天線控制單元的狀態(tài)信息交互通過 CPCI 總線進行傳輸。天線控制單元智能控制卡預留了兩路串口接口可以接收數字接收機信息和

3.2 智能控制卡硬件電路設計3.2.1 電源電路智能控制卡主要芯片為DSP和FPGA，其中DSP芯片的端口電壓為3.3V，對應的核電壓是 1.26V；FPGA 端口電壓是 3.3V，對應的核電壓是 1.5V。所以，應實施電源轉換。首先前 I/O 板把 PC 上的 5V 電壓通過電感濾波，之后再分別進行 3.3V、1.26V 以及 1.5V 的轉換。對于 DSP和 FPGA的上電順序在這個過程中需要考慮，兩者的核供電要在端口供電之前進行，這樣可以保證 DSP和 FPGA核的安全性。為了實現這樣的目的，需要將鉭電容接入到電源轉換芯片的輸出端。5V 轉 1.26V、1.5V 輸出端的為 47u 鉭電容，5V 轉 3.3V 輸出端的為 100u 鉭電容，從而確保 DSP 內核比其本身的端口先供電，這樣可以保證 DSP 處于安全的工作環(huán)境中。另外，芯片的電源輸出端連接適當的電容以穩(wěn)定電源并進行濾波。如圖 3-5 所示，為5V 轉 1.26V 的電源轉換電路原理圖：
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本文編號：2863143