学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

光纤陀螺信号处理线路FPGA实现

作　者: 边志强
导　师: 葛升民
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 光纤陀螺 阶梯波反馈 信号检测 闭环控制
分类号: V241.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 194次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


陀螺是重要的惯性传感器,是导航和制导系统的基础部件。基于Sagnac效应的光学陀螺有许多其他陀螺无法取代的独特优点,它全部由固态器件组成,相对于传统的机械陀螺来说,可以承受更大的振动和冲击,具有寿命长、动态范围宽、功耗低、质量轻等优点。本文首先对光纤陀螺工作原理作简要介绍,然后讨论了光纤陀螺相位调制原理、方波调制方案,接着详细分析了闭环光纤陀螺的阶梯波调制原理。并对开环光纤陀螺和闭环光纤陀螺进行了比较,证明了闭环光纤陀螺系统的优越性。然后,对光纤陀螺系统进行了对象建模和闭环回路控制器设计,并进行了相应的仿真,由仿真曲线能够看出所设计的控制器参数满足了系统的需要。为消除温度变化引起的参数摄动而产生系统误差,在阶梯波调制方式中引入了第二闭环回路的方案。设计了光纤陀螺闭环检测方案,包括前端干涉信号检测转换器、驱动反馈转换器的设计,以及数字阶梯波反馈的设计。最后,光纤陀螺全部数字信号处理功能由FPGA独立完成,其中详细介绍了光纤陀螺闭环数字系统的设计,包括:系统时钟模块、数字解调模块、调制信号发生器模块、2π复位模块和串行通信模块等。还分析了光纤陀螺信号处理中的滤波问题,为后续工作打下了基础。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 光纤陀螺的研究概况、应用现状及发展趋势  9-12
    1.2.1 光纤陀螺的发展现状  9-10
    1.2.2 光纤陀螺技术的发展趋势  10-11
    1.2.3 国内研究情况及应用  11-12
  1.3 光纤陀螺研究的关键技术  12-13
  1.4 课题研究的主要内容  13-15
第2章 干涉式光纤陀螺的工作原理  15-33
  2.1 引言  15
  2.2 萨格奈克效应  15-20
    2.2.1 真空中的萨格奈克效应  16-17
    2.2.2 介质中的萨格奈克效应  17-20
  2.3 光纤陀螺的噪声分析  20-22
    2.3.1 光纤陀螺的光路噪声  21
    2.3.2 光纤陀螺的电路噪声  21-22
  2.4 闭环光纤陀螺信号调制  22-29
    2.4.1 相位调制技术  22-23
    2.4.2 方波调制原理  23-25
    2.4.3 阶梯波调制原理  25-29
  2.5 光纤陀螺的检测方案  29-32
    2.5.1 开环检测方案  29-30
    2.5.2 闭环检测方案  30-32
  2.6 本章小结  32-33
第3章 光纤陀螺建模仿真与控制回路的研究  33-46
  3.1 引言  33
  3.2 系统动态建模与仿真  33-37
  3.3 控制器参数对系统性能影响的仿真  37-40
  3.4 数字光纤陀螺双闭环控制结构  40-45
    3.4.1 主控制回路  41-42
    3.4.2 2π复位与第二反馈回路  42-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章 数字闭环光纤陀螺检测  46-61
  4.1 光纤陀螺的相关检测技术  46-48
    4.1.1 相关函数  46-47
    4.1.2 相关检测原理  47-48
  4.2 闭环检测方案的分析与设计  48-60
    4.2.1 前端检测电路设计  49-50
    4.2.2 A/D转换器单元  50-51
    4.2.3 闭环光纤陀螺信号的相关检测  51-54
    4.2.4 D/A转换器单元  54-58
    4.2.5 数字阶梯波反馈  58-60
  4.3 本章小结  60-61
第5章 光纤陀螺数字信号处理实现  61-77
  5.1 引言  61
  5.2 基于FPGA的闭环光纤陀螺的基本组成  61-63
  5.3 光纤陀螺信号处理模块FPGA具体实现  63-73
    5.3.1 系统控制时钟  63-64
    5.3.2 数据解调单元  64-66
    5.3.3 调制信号发生器单元  66-69
    5.3.4 2π复位模块的设计  69-71
    5.3.5 串行UART单元  71-73
  5.4 光纤陀螺信号处理中的滤波  73-76
    5.4.1 生成阶梯波时的数字滤波  74-75
    5.4.2 阶梯高度作为测速信号时的输出滤波  75-76
  5.5 本章小结  76-77
结论  77-78
参考文献  78-81
攻读学位期间发表的学术论文  81-82
附录  82-84
致谢  84

相似论文

  1. 慢光光纤陀螺信号检测电路设计,V241.5
  2. 陀螺稳定跟踪平台研究,V241.5
  3. 光纤陀螺温度漂移建模与补偿,V241.5
  4. 基于ARM9机车信号系统检测装置的设计与优化,U284.91
  5. 驱动感知一体化的混合式微力传感器设计,TP212
  6. 谐振式微光学陀螺双路闭环信号检测技术研究,TH824.3
  7. 谐振式光纤陀螺数字信号检测系统设计与实现,V241.5
  8. LCL滤波的光伏并网系统控制及孤岛检测,TM615
  9. 数字系统微弱泄漏电磁波信号检测的随机共振法研究,TN911.23
  10. 基于DSP的光纤氢气传感器信号处理技术的研究,TN911.7
  11. 多频点微弱信号采集与处理系统的研究与设计,TN911.23
  12. 光纤甲烷气体浓度检测系统的设计与实现,TP212
  13. 基于闭环控制的神经电刺激器设计,R742.1
  14. 多参数自供电水质监测无线传感器网络节点的关键技术研究,TN929.5
  15. 光纤陀螺测斜仪热仿真分析与优化设计,V241.5
  16. 基于DSP+FPGA的近红外检测仪关键技术研究,TN791
  17. “海螺一型”ROV控制系统结构与艏向控制技术研究,TP242.3
  18. MIMO通信系统信号检测算法研究,TN919.3
  19. 经硬脑膜的视皮层神经活动的检测与分析,R318.0
  20. 基于电磁波传播理论的围岩电阻率测量方法研究与仪器实现,P631.811

中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 航空仪表、航空设备 > 陀螺仪表
© 2012 www.xueweilunwen.com