基于DSP与FPGA的扫描控制系统研究与设计.rar

微波成像扫描仪是气象卫星上的一个重要设备。扫描控制系统是扫描仪的电气控制执行机构，其控制性能直接关系到扫描仪的成像精度和卫星的任务完成情况。本文为满足微波成像仪高精度伺服控制的要求，设计了基于DSP与FPGA相配合的扫描伺服控制系统，并分析了系统结构组成，研究了控制策略，对系统的软硬件进行了设计。系统以无刷直流电机作为控制对象，采用双闭环控制策略，实现了低速度大惯量负载驱动控制和转动惯量的平衡补偿。 论文简要介绍了无刷直流电机的工作原理和数学模型，分析了转矩脉动产生的原因及减小转矩脉动的方法。在总体结构设计方面，两片DSP芯片分别控制驱动电机与补偿电机，一片FPGA芯片辅助两片DSP芯片实现数据通讯、数据采样、速度计算等功能。硬件设计部分，完成了外围电路如电机驱动功率电路，反馈采样电路，串口通信电路和电源电路的硬件设计，论文分别以TMS320F2812和EP2C20为核心，对DSP与FPGA子系统模块进行了配置与设计。软件设计部分，实现了DSP与FPGA的数据传输、扫描电机速度计算、PWM信号调节、信号采集、转速与电流控制等功能，详细分析了满足稳速伺服要求的双闭环控制策略，其中速度调节环调节环采用神经网络PID控制算法、电流调节环采用抗饱和PI控制算法。 本文建立了实际的扫描控制系统实验系统，实验结果表明，该系统软硬件设计合理，运行可靠，性能稳定。

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