基于_DSP_的天线伺服控制器设计与实现.pdf

硕士学位论文


基于 DSP 的天线伺服控制器设计与实现


DESIGN AND IMPLEMENTATION OF
ANTENNA SERVO CONTROLLER BASED ON DSP



贾建辉



















哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号:TP23 学校代码:10213
国际图书分类号:620 密级:公开





工学硕士学位论文


基于 DSP 的天线伺服控制器设计与实现




硕士研究生:贾建辉
导师:朱晓蕊副教授
企业导师:李铁高工
申请学位:工学硕士
学科:控制科学与工程
所在单位:深圳研究生院
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TP23
: 620



Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering



DESIGN AND IMPLEMENTATION OF
ANTENNA SERVO CONTROLLER BASED ON DSP





Candidate: Jianhui Jia
Supervisor: Prof. Xiaorui Zhu
Associate Supervisor: Senior Engineer. Tie Li
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Control Science and Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
在执行导弹火箭发射任务时,遥测天线是不可缺少的设备。它主要对发射目标
进行跟踪锁定,实时接收来自飞行目标的数据信息,工程人员通过分析该数据信
息,对发射效果进行评估。天线伺服分系统是遥测天线中的重要组成部分,它使
天线能够精准的对准飞行目标,使得数据通信能够顺利进行。
本文在分析天线伺服系统的基础上,设计了天线伺服系统控制器,主要内容
包括算法设计及相应的软硬件设计。算法上主要采用快速最优算法+模糊 PID 算法
的控制策略。快速最优算法是一种类似 bang-bang 控制的控制策略,在该算法控制
下,控制器输出最大控制量,且需要在正反两方向进行切换。当系统跟踪误差较
大时采用快速最优算法控制以提高系统响应快速性,当跟踪误差较小时,采用模
糊 PID 进行精准控制。硬件上主要设计了 DSP+FPGA 的控制平台,包括 SDRAM
和 FLASH 扩展、AD 转换、二阶低通滤波等电路,该平台能处理大量信号和复杂
算法;软件设计在本文中主要通过流程框图的形式进行介绍。
最后,在对控制器硬件电路测试通过后,在实际系统中对模糊 PID 算法和快
速最优算法进行论证,最终系统测试结果表明,采用快速最优算法结合模糊 PID
算法的控制策略,天线运行具有良好的动静态特性,满足天线伺服系统的技术要
求。

关键词:伺服;天线;DSP+FPGA;模糊 PID;快速最优
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
When performing tasks that launching missile or rocket, telemetry antenna is
indispensable equipment. It can track and lock the flying target, and receive the data
from the target, then we can assess the effects of the launch through analyzing the data.
Antenna servo subsystem is an important part of telemetry antenna, the antenna can
track the flying targe