本文關鍵詞：FOD檢測雷達轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)的設計

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【摘要】：民航事業(yè)作為現(xiàn)代服務業(yè)的重要組成部分,在社會生活中發(fā)揮著越來越大的作用,它與人民群眾的生活息息相關,因此航空器的安全問題也變得日益重要。FOD是有可能出現(xiàn)在機場跑道并損壞航空器的外來物體的簡稱,它對航空器的危害巨大；FOD檢測雷達天線能夠檢測到這些外來物體,但是本身必須依靠一個可以轉(zhuǎn)動的載體才能有效檢測大面積跑道。轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)可以作為FOD檢測雷達天線的載體,安置在機場跑道兩側(cè)并帶動雷達天線轉(zhuǎn)動,對機場跑道內(nèi)的外來物體進行檢測。本文根據(jù)某科研項目需求設計了一款位置精度和速度穩(wěn)定度較高且成本較低的轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng),具體研究內(nèi)容如下所示：1、根據(jù)轉(zhuǎn)臺的技術(shù)指標和功能需求確定轉(zhuǎn)臺的總體設計方案,分析轉(zhuǎn)臺的工作原理和設計轉(zhuǎn)臺的機械結(jié)構(gòu),然后對所用的器件進行了選擇。2、按照轉(zhuǎn)臺的功能需求進行硬件板卡設計,板卡采用STM32+FPGA雙處理器協(xié)作的設計思想；分別介紹了各功能模塊的設計并給出了具體的電路原理圖。3、根據(jù)轉(zhuǎn)臺的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理設計了速度環(huán)和位置環(huán)相結(jié)合的閉環(huán)反饋控制策略,建立了轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的數(shù)學模型,分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差并利用PI調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)進行校正在MATLAB中進行了仿真實驗；闡述了光電編碼器存在的測量誤差并針對該誤差數(shù)據(jù)進行了滑動平均濾波處理。4、轉(zhuǎn)臺的軟件設計采用模塊化的編程思想,將軟件分成多個功能模塊來實現(xiàn)；介紹了軟件的開發(fā)環(huán)境和轉(zhuǎn)臺上位機軟件的設計。5、轉(zhuǎn)臺與載荷系統(tǒng)聯(lián)調(diào)進行驗收工作；因轉(zhuǎn)臺工作環(huán)境特殊,為測試其可靠性在環(huán)境試驗中心分別進行了高低溫和高濕環(huán)境試驗并順利通過；系統(tǒng)在機場進行實地試驗取得較好的效果。最后對本設計的研究成果進行了總結(jié)并提出了不足和改進方法,該系統(tǒng)如果得到推廣使用將會為我國民航事業(yè)的發(fā)展提供巨大的幫助。
【關鍵詞】：FOD檢測雷達 轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng) PID控制 滑動平均濾波
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN957.8;TM921.541
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文的主要安排11-13
• 2 系統(tǒng)總體設計方案13-21
• 2.1 轉(zhuǎn)臺技術(shù)及功能指標13-14
• 2.2 系統(tǒng)綜述14-15
• 2.2.1 整體系統(tǒng)組成14
• 2.2.2 轉(zhuǎn)臺的工作原理14-15
• 2.2.3 轉(zhuǎn)臺的機械結(jié)構(gòu)15
• 2.3 系統(tǒng)中相關器件的選擇15-20
• 2.3.1 電機和減速器的選擇16-17
• 2.3.2 驅(qū)動器的選擇17-18
• 2.3.3 角度傳感器的選擇18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 系統(tǒng)硬件板卡設計21-34
• 3.1 硬件板卡總體設計21-22
• 3.2 硬件板卡各模塊電路設計22-33
• 3.2.1 STM32處理器模塊22-25
• 3.2.2 FPGA處理器模塊25-27
• 3.2.3 板卡供電模塊27-29
• 3.2.4 編碼器采集模塊29-30
• 3.2.5 通信接口模塊30-32
• 3.2.6 硬件限位保護模塊32-33
• 3.2.7 板卡信號隔離處理33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 4 控制系統(tǒng)設計及編碼器應用34-46
• 4.1 轉(zhuǎn)臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)34
• 4.2 轉(zhuǎn)臺控制策略34-35
• 4.3 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差35-41
• 4.3.1 轉(zhuǎn)臺數(shù)學模型35-37
• 4.3.2 穩(wěn)態(tài)誤差分析37-40
• 4.3.3 仿真實驗40-41
• 4.4 光電編碼器數(shù)據(jù)采集和處理應用41-45
• 4.4.1 光電編碼器數(shù)據(jù)采集及采樣周期41-42
• 4.4.2 光電編碼器測量誤差影響因素42-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 5 系統(tǒng)軟件設計46-53
• 5.1 軟件實現(xiàn)的功能46
• 5.2 軟件開發(fā)環(huán)境46-47
• 5.3 軟件各功能模塊設計47-52
• 5.3.1 系統(tǒng)通信協(xié)議47-48
• 5.3.2 主程序功能模塊48-50
• 5.3.3 中斷服務程序功能模塊50-52
• 5.4 轉(zhuǎn)臺上位機軟件52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 6 系統(tǒng)設計結(jié)果53-60
• 6.1 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)結(jié)果53-56
• 6.1.1 功能指標53
• 6.1.2 轉(zhuǎn)動角速度53-54
• 6.1.3 轉(zhuǎn)動角度范圍54-55
• 6.1.4 輸出角度精度55
• 6.1.5 脈沖和數(shù)據(jù)波形55-56
• 6.2 環(huán)境試驗結(jié)果56-57
• 6.2.1 高低溫環(huán)境試驗56-57
• 6.2.2 高濕環(huán)境試驗57
• 6.2.3 環(huán)境試驗結(jié)果57
• 6.3 系統(tǒng)實地試驗結(jié)果57-59
• 6.4 本章小結(jié)59-60
• 7 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-63
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文63-64
• 致謝64-67
• 附錄67

【相似文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孫久榮;FOD檢測雷達轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)的設計[D];西安工業(yè)大學;2016年

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本文編號：784295