基于 FPGA 的无人机光电吊舱控制系统设计与实现
| 摘要 | 第1-5页 |
| Abstract | 第5-10页 |
| 1 绪论 | 第10-15页 |
| ·课题研究背景及意义 | 第10-12页 |
| ·国内外研究现状 | 第12-13页 |
| ·论文研究的主要内容和章节安排 | 第13-15页 |
| 2 光电吊舱系统总体方案设计 | 第15-25页 |
| ·光电吊舱系统组成 | 第15-16页 |
| ·系统的主要技术指标 | 第16-17页 |
| ·系统的总体指标 | 第16页 |
| ·稳定平台技术指标 | 第16-17页 |
| ·图像跟踪器系统指标 | 第17页 |
| ·系统的主要功能 | 第17页 |
| ·光电吊舱控制架构的设计 | 第17-19页 |
| ·光电吊舱控制系统的总体设计 | 第19-21页 |
| ·系统主要器件的选型 | 第21-24页 |
| ·系统主控芯片的选型 | 第21-22页 |
| ·无刷力矩电机和陀螺选型 | 第22-24页 |
| ·本章小结 | 第24-25页 |
| 3 控制系统硬件电路设计 | 第25-36页 |
| ·光电吊舱硬件电路总体设计 | 第25-26页 |
| ·图像采集与图像输出模块设计 | 第26-29页 |
| ·可见光相机采集与输出 | 第26-28页 |
| ·红外相机信息采集输出 | 第28-29页 |
| ·旋转变压器模块设计 | 第29-30页 |
| ·光电吊舱通信模块设计 | 第30-31页 |
| ·电流采样模块设计 | 第31-32页 |
| ·电机驱动模块的设计 | 第32-34页 |
| ·PCB布局布线 | 第34-35页 |
| ·本章小结 | 第35-36页 |
| 4 光电巡线吊舱的控制回路设计 | 第36-53页 |
| ·两轴平台结构组成 | 第36-37页 |
| ·空间坐标系定义 | 第37页 |
| ·隔离载体角运动原理 | 第37-39页 |
| ·光电吊舱控制系统的数学模型 | 第39-47页 |
| ·无刷直流力矩电机模型 | 第40-41页 |
| ·电流反馈模型 | 第41-42页 |
| ·PWM功率放大模型 | 第42-43页 |
| ·MEMS陀螺模型 | 第43页 |
| ·图像跟踪仿真模型 | 第43页 |
| ·干扰力矩模型 | 第43-46页 |
| ·目标相对无人机运动模型 | 第46-47页 |
| ·MATLAB的控制回路设计与仿真 | 第47-52页 |
| ·陀螺稳定回路设计与仿真 | 第47-49页 |
| ·光电平台稳定精度仿真分析 | 第49-50页 |
| ·图像跟踪回路设计与仿真 | 第50-52页 |
| ·本章小结 | 第52-53页 |
| 5 光电吊舱控制系统的FPGA程序设计与实现 | 第53-67页 |
| ·光电吊舱控制系统软件总体设计 | 第53-54页 |
| ·SOPC开发流程 | 第54-55页 |
| ·SOPC基本概念 | 第54页 |
| ·SOPC设计流程 | 第54-55页 |
| ·控制系统设计 | 第55-61页 |
| ·控制算法浮点数的表示 | 第56页 |
| ·FPGA中浮点运算的实现 | 第56-58页 |
| ·FPGA多闭环PI控制回路的实现 | 第58-61页 |
| ·PWM产生模块 | 第61页 |
| ·图像的灰阶模式转换 | 第61-62页 |
| ·图像跟踪器的设计 | 第62-65页 |
| ·图像跟踪实现过程 | 第62-63页 |
| ·跟踪算法设计 | 第63-65页 |
| ·跟踪算法流程 | 第65-66页 |
| ·本章小结 | 第66-67页 |
| 6 光电巡线吊舱控制系统的调试 | 第67-75页 |
| ·光电巡线吊舱硬件电路单板调试 | 第67-70页 |
| ·电流的A/D采集调试 | 第67-68页 |
| ·陀螺数据采集 | 第68页 |
| ·旋转变压器的角度测量 | 第68-69页 |
| ·图像信息的采集 | 第69-70页 |
| ·光电寻线吊舱的跟踪效果测试 | 第70-74页 |
| ·光电寻线吊舱稳定性能测试 | 第71-72页 |
| ·光电巡线吊舱跟踪性能测试 | 第72-74页 |
| ·本章小结 | 第74-75页 |
| 7 总结与展望 | 第75-77页 |
| ·总结 | 第75-76页 |
| ·展望 | 第76-77页 |
| 参考文献 | 第77-81页 |
| 攻读硕士学位期间所取得成果 | 第81-82页 |
| 致谢 | 第82-83页 |
