本文關(guān)鍵詞：激光通信系統(tǒng)中伺服控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光通信由于具有通信容量大、重量輕、功耗和體積小及保密性好的突出優(yōu)點(diǎn),為解決傳統(tǒng)微波通信方式在通信容量、保密性及功耗等方面的瓶頸問題提供了一種新的途徑,受到世界多國(guó)的高度重視并投入大量資源進(jìn)行相關(guān)研究。相對(duì)于傳統(tǒng)的微波通信方式,激光通信以激光束為載體進(jìn)行信息的傳遞,因此,高精度的捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)(acquisition tracking pointing,ATP)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高精度激光束跟蹤對(duì)準(zhǔn)的關(guān)鍵技術(shù),而性能優(yōu)異的伺服控制器是ATP實(shí)現(xiàn)的前提與保證。本文在“激光載波測(cè)控與通信技術(shù)研究”項(xiàng)目研制的背景下,對(duì)激光通信伺服控制器進(jìn)行了深入的研究,主要研究工作有如下幾點(diǎn):1)概述了國(guó)內(nèi)外激光通信伺服控制器的研制現(xiàn)狀,介紹了國(guó)內(nèi)外主流伺服控制器的硬件架構(gòu),通過分析對(duì)比各種伺服控制器的硬件架構(gòu),總結(jié)了各自的優(yōu)缺點(diǎn),闡述了本文研究的意義。2)在系統(tǒng)地分析國(guó)內(nèi)外激光通信伺服控制器研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對(duì)激光通信對(duì)高精度、多通道及高實(shí)時(shí)性的性能要求,提出本文ARM+FPGA的伺服控制器硬件架構(gòu),以ARM作為系統(tǒng)的主控芯片,FPGA作為協(xié)處理芯片,充分結(jié)合ARM在人機(jī)交互及系統(tǒng)管理方面的優(yōu)勢(shì)和FPGA在數(shù)據(jù)并行處理方面的優(yōu)勢(shì)。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)按功能單元?jiǎng)澐肿幽K分別進(jìn)行設(shè)計(jì),最后對(duì)各個(gè)子模塊分別進(jìn)行調(diào)試并分析驗(yàn)證了各個(gè)子模塊的精度。3)為方便系統(tǒng)管理和后續(xù)系統(tǒng)升級(jí),在ARM中移植了Linux操作系統(tǒng)并開發(fā)了Linux下FPGA的驅(qū)動(dòng)和人機(jī)接口。針對(duì)激光通信高精度的要求,在FPGA中基于遞歸最小二乘算法完成了數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)工作。基于DSPBuilder開發(fā)了PID控制算法并驗(yàn)證了PID算法的性能。4)驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)伺服控制器的性能,在實(shí)驗(yàn)室搭建實(shí)際的激光通信光路,使用本文設(shè)計(jì)的伺服控制器進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào),實(shí)現(xiàn)了對(duì)快速反射鏡X軸、Y軸等的控制功能,達(dá)到了對(duì)光斑實(shí)時(shí)跟蹤的目的。測(cè)試結(jié)果滿足激光通信對(duì)高精度、多通道及高實(shí)時(shí)性的技術(shù)指標(biāo)要求,驗(yàn)證了伺服控制器設(shè)計(jì)的合理性和實(shí)用性。為后續(xù)激光通信的工程實(shí)踐及相關(guān)研究提供了重要的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：伺服控制器 ARM+FPGA Linux AD/DA轉(zhuǎn)換 PID
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題研究背景12-14
• 1.2 伺服控制器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)14-19
• 1.2.1 伺服控制器研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 伺服控制器發(fā)展趨勢(shì)18-19
• 1.3 課題研究的意義19-20
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 伺服控制器總體設(shè)計(jì)22-28
• 2.1 伺服控制器功能分析22-26
• 2.1.1 硬件功能分析22-24
• 2.1.2 軟件功能分析24-26
• 2.2 伺服控制器總體方案設(shè)計(jì)26-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 伺服控制器硬件設(shè)計(jì)28-46
• 3.1 ARM模塊設(shè)計(jì)28-34
• 3.1.1 ARM處理器介紹及選型29-31
• 3.1.2 ARM模塊電源電路設(shè)計(jì)31
• 3.1.3 ARM-JTAG下載器接口電路分析31-34
• 3.2 FPGA模塊設(shè)計(jì)34-36
• 3.2.1 FPGA介紹34-35
• 3.2.2 FPGA核心板介紹35-36
• 3.3 人機(jī)接口電路設(shè)計(jì)36-37
• 3.4 AD模塊設(shè)計(jì)37-41
• 3.4.1 AD芯片選型38
• 3.4.2 AD模塊硬件電路設(shè)計(jì)38-41
• 3.5 DA模塊設(shè)計(jì)41-42
• 3.5.1 DA芯片的選型41-42
• 3.5.2 DA模塊電路設(shè)計(jì)42
• 3.6 通信接口電路設(shè)計(jì)42-44
• 3.7 伺服控制器PCB設(shè)計(jì)44-45
• 3.8 本章小結(jié)45-46
• 第4章 伺服控制器軟件設(shè)計(jì)46-78
• 4.1 軟件總體設(shè)計(jì)46
• 4.2 ARM與FPGA接口程序設(shè)計(jì)46-49
• 4.3 AD接口控制程序設(shè)計(jì)49-50
• 4.4 數(shù)字濾波算法設(shè)計(jì)50-52
• 4.5 DA接口控制程序設(shè)計(jì)52-53
• 4.6 操作系統(tǒng)移植53-69
• 4.6.1 BootLoader移植54-60
• 4.6.2 Linux內(nèi)核移植60-65
• 4.6.3 Linux下FPGA驅(qū)動(dòng)模塊開發(fā)65-68
• 4.6.4 驅(qū)動(dòng)模塊添加68-69
• 4.7 伺服控制系統(tǒng)模型與算法69-77
• 4.7.1 控制系統(tǒng)建模69-71
• 4.7.2 控制系統(tǒng)校正算法71-74
• 4.7.3 常規(guī)PID控制器設(shè)計(jì)74-75
• 4.7.4 控制算法精度分析75-76
• 4.7.5 PID控制算法在FPGA中的實(shí)現(xiàn)76-77
• 4.8 本章小結(jié)77-78
• 第5章 實(shí)驗(yàn)78-90
• 5.1 AD精度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證78-81
• 5.1.1 靜態(tài)電壓采集實(shí)驗(yàn)78-80
• 5.1.2 動(dòng)態(tài)電壓采集實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.2 DA精度檢測(cè)實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證81-84
• 5.3 人機(jī)接口顯示實(shí)驗(yàn)84-85
• 5.4 激光通信系統(tǒng)跟瞄精度試驗(yàn)85-88
• 5.5 本章小結(jié)88-90
• 第6章 總結(jié)與展望90-92
• 6.1 總結(jié)90-91
• 6.2 展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-97
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果97-98
• 指導(dǎo)教師及作者簡(jiǎn)介98-99
• 致謝99

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1 王棟;徐莉萍;任德志;;基于嵌入式系統(tǒng)的電液伺服控制器的設(shè)計(jì)與研究[J];機(jī)床與液壓;2007年05期

2 侯志清;王磊;照日格圖;;脈寬調(diào)制技術(shù)在伺服控制器系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2009年14期

3 王文強(qiáng);何平;崔蕾;王志成;畢思捷;;面向數(shù)控的32位伺服控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng);2010年07期

4 逄海萍;一種高性能直流伺服控制器的設(shè)計(jì)方法[J];山東建材學(xué)院學(xué)報(bào);1997年03期

5 張?bào)阍?李淑萍;;微電腦鼠伺服控制器的設(shè)計(jì)與研究[J];微電機(jī);2011年12期

6 王直;王劉柱;丁建軍;施曉敏;;一種超低頻伺服控制器的設(shè)計(jì)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2012年05期

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1 龍得云;蕭國(guó)元;龍波;;新穎伺服控制器的研制[A];第十一屆全國(guó)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

2 劉妹琴;陳際達(dá);廖力清;;預(yù)測(cè)控制理論在位置伺服控制器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[A];1996年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1996年

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4 尤波;秦磊;;基于LM628芯片的三軸伺服控制器[A];2002年黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

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