[發(fā)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(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106849768A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 許雄;王俊;黃瀟嶸
• 申請（專利權）人: 上海宇航系統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)，其特征在于，包括：主控制系統(tǒng)和備份控制系統(tǒng)，所述主控制系統(tǒng)與所述備份控制系統(tǒng)互為鏡像，所述主控制系統(tǒng)與所述備份控制系統(tǒng)由中央處理器切換控制，且所述備份控制系統(tǒng)用于冷備份；

所述主控制系統(tǒng)包括FPGA單處理器、電機功率驅(qū)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(qū)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(jù)所述電流對所述電機進行電流閉環(huán)控制，根據(jù)所述角度信息對所述電機進行角速度閉環(huán)控制，通過所述電流閉環(huán)控制和角速度閉環(huán)控制驅(qū)動所述電機帶動微波成像儀的天線以額定掃描周期旋轉(zhuǎn)。

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(tǒng)，其特征在于，所述電流閉環(huán)控制的電路包括：滯環(huán)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(huán)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(tǒng)，其特征在于，所述角速度閉環(huán)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(huán)控制的輸入端，所述電流閉環(huán)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(tǒng)，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(shù)為：

其中，R為二階跟蹤微分器的參數(shù)，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(tǒng)，其特征在于，所述二階跟蹤微分器成函數(shù)轉(zhuǎn)換的線性飽和函數(shù)為：

其中，δ為二階跟蹤微分器的另一參數(shù)，

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(tǒng)，其特征在于，所述主控制系統(tǒng)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(tǒng)，其特征在于，所述主控制系統(tǒng)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(shù)接收端、公共接地端、掃描起始脈沖發(fā)送端和加電狀態(tài)發(fā)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(tǒng)，其特征在于，所述主控制系統(tǒng)還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，所述電源轉(zhuǎn)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(tǒng)，其特征在于，所述主控制系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)，其特征在于，所述電機功率驅(qū)動模塊包括集成驅(qū)動芯片和三相橋驅(qū)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(tǒng)，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。