[發明專利]一種基于FPGA單處理器的超高精度微波成像儀掃描控制系統

在審

• 申請號: 201710055367.7
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106849768A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 許雄;王俊;黃瀟嶸
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統工程研究所
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P27/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于FPGA單處理器的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，包括：主控制系統和備份控制系統，所述主控制系統與所述備份控制系統互為鏡像，所述主控制系統與所述備份控制系統由中央處理器切換控制，且所述備份控制系統用于冷備份；

所述主控制系統包括FPGA單處理器、電機功率驅動模塊、電機和傳感器接口模塊；

所述FPGA單處理器通過所述電機功率驅動模塊采集電機的電流、通過所述傳感器接口模塊采集電機的角度信息，并根據所述電流對所述電機進行電流閉環控制，根據所述角度信息對所述電機進行角速度閉環控制，通過所述電流閉環控制和角速度閉環控制驅動所述電機帶動微波成像儀的天線以額定掃描周期旋轉。

2.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述電流閉環控制的電路包括：滯環比較控制器、Park反變換、SVPWM模塊、電壓源逆變器和Clarke&Park變換；

所述滯環比較控制器、Park反變換、SVPWM模塊、電壓源逆變器和Clarke&Park變換首尾順次耦合連接。

3.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述角速度閉環控制的電路包括PI控制器和角速度估計模塊；

所述PI控制器的輸出端耦合至所述電流閉環控制的輸入端，所述電流閉環控制的輸出端耦合至所述電機，所述電機的輸出端耦合至所述角速度估計模塊的輸入端，所述角速度估計模塊的輸出端耦合至所述PI控制器。

4.如權利要求3所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述角速度估計模塊包括二階跟蹤微分器，所述二階跟蹤微分器的函數為：

其中，R為二階跟蹤微分器的參數，θ(t)為電機實時反饋的角度信息，x₁為估計的角度信息，x₂為估計的電機掃描角速度。

5.如權利要求4所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述二階跟蹤微分器成函數轉換的線性飽和函數為：

其中，δ為二階跟蹤微分器的另一參數，

且，

6.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述主控制系統還包括與所述FPGA單處理器通信的RS232串口通信模塊，所述RS232串口通信模塊用于采用標準的RS232串行通訊接口接收中央處理器的遙控指令，并上傳至FPGA單處理器，同時，還用于將FPGA單處理器的遙測信息上傳至中央處理器。

7.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述主控制系統還包括與所述FPGA單處理器通信的離散信號接口模塊，所述離散信號接口模塊包括要求送數接收端、公共接地端、掃描起始脈沖發送端和加電狀態發送端。

8.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述主控制系統還包括電源轉換模塊，所述電源轉換模塊包括輸出三個不同的電壓輸出端。

9.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述主控制系統還包括模擬信號接口模塊，所述模擬信號接口模塊用于采集所述電機的電流，并將所述電流模擬處理后發送至中央處理器。

10.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述電機功率驅動模塊包括集成驅動芯片和三相橋驅動電路。

11.如權利要求1所述的超高精度微波成像儀掃描控制系統，其特征在于，所述傳感器接口模塊用于接收電機上的角度傳感器信號，并運算處理后輸出至FPGA單處理器。