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基于FPGA的模糊控制在电磁推进中的应用

作　者: 王学伦
导　师: 王豫
学　校: 西南交通大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 电磁推进模糊控制同步控制 FPGA
分类号: TP273.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

电磁推进技术是推进技术领域一项逐渐发展的技术,有着广阔发展前景,为大质量、超高速的推进要求开辟了一条新途径；随着半导体器件的发展和电力电子器件容量的提高,电磁推进技术向着实用化发展。同步控制系统作为电磁推进的重要组成部分,能够对电磁推进动作过程进行精确控制,它的可靠性和精度对推进装置运行效果有非常显著的影响。本文在电磁推进技术理论分析的基础上,针对感应型同轴电磁推进方式并结合EDA技术、大规模可编程器件实现过程和模糊控制原理,建立了一套基于FPGA的同步控制系统。首先阐述了电磁推进技术的背景、国内外现状和应用前景,分析了感应型同轴电磁推进的原理,根据具体的推进动作过程提出了不同控制方案；然后根据不同控制方案,在FPGA平台上实现运算过程。文章中给出了控制系统详细功能划分,采用自顶向下的设计思想,对每个模块进行了硬件实现并检验仿真结果；最后文章以模糊控制思想为指导、结合感应型同轴电磁推进自身的特点,针对加速体线圈高速运行情况,建立了一套新型的控制方案并给出了硬件实现过程和功能仿真结果,结果表明模糊控制系统具有控制精度较高、鲁棒性强的优点。文章在最后一章对同步控制系统的一种方案进行了实验验证,并介绍了电磁推进系统强弱电隔离的一些措施。理论分析和试验结果表明,本文所设计同轴电磁推进装置的同步控制系统具有一定实用性,为以后的进一步研究提供了一些参考。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-18
  1.1 前言  10-11
  1.2 电磁推进的研究背景  11-12
  1.3 电磁推进的发展简史和国内外现状  12-14
  1.4 电磁推进的应用  14-16
    1.4.1 电磁发射在航空航天方面的应用  14-15
    1.4.2 电磁发射技术在军事方面的应用  15
    1.4.3 电磁发射技术在国民经济中的应用  15-16
  1.5 论文研究的主要内容  16-18
第2章模糊控制理论基础及同步控制方案设计  18-31
  2.1 模糊控制的理论基础  18-23
    2.1.1 经典集合与模糊集合  18-20
    2.1.2 模糊关系  20-21
    2.1.3 "如果-则"推理规则  21-22
    2.1.4 工程中常用的模糊推理方法  22-23
  2.2 同步控制方案设计  23-30
    2.2.1 电磁推进原理  23-24
    2.2.2 加速体受力分析  24-25
    2.2.3 不同控制模式的性能对比分析  25-30
  2.3 本章小结  30-31
第3章检测系统设计  31-44
  3.1 检测系统设计方案概述  31-34
    3.1.1 FPGA概述  31
    3.1.2 系统的整体设计  31-32
    3.1.3 数字系统设计的方法  32-34
  3.2 检测系统各个模块设计  34-43
    3.2.1 传感器信号检测模块  34-35
    3.2.2 延时触发模块  35-38
    3.2.3 速度测量模块  38-39
    3.2.4 速度显示模块  39-41
    3.2.5 延时触发系统仿真  41-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章两输入单输出模糊控制器FPGA实现  44-61
  4.1 模糊控制芯片的设计步骤  44-46
  4.2 模糊化接口模块  46-54
    4.2.1 模糊化接口的硬件实现  46-50
    4.2.2 速度测量模块  50-51
    4.2.3 量化模块  51-52
    4.2.4 语言变量赋值模块  52-54
  4.3 模糊控制规则及模糊推理模块  54-55
  4.4 清晰化模块  55-59
  4.5 模糊控制器总体构架及仿真  59-60
  4.6 本章小结  60-61
第5章实验结果分析与强弱电隔离测试  61-66
  5.1 试验结果分析  61-62
  5.2 强弱电隔离系统测试  62-65
  5.3 本章小结  65-66
结论  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-72
攻读硕士学位期间发表的论文  72

基于FPGA的模糊控制在电磁推进中的应用

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