分类号密级UDC注1学位论文全自动目标跟踪仪的伺服控制系统设计与实现杨黎(作者姓名)指导教师姓名杜国平高级工程师申请学位级别硕士专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2010.05论文答辩日期2010.06学位授予单位和日期南京理工大学答辩委员会主席评阅人2010年5月20日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：年月日学位论文使用授权声明。研究生签名：年月日硕士论文全自动目标跟踪仪的伺服控制系统设计与实现摘要目标跟踪技术是当前军事发展的一项核心技术和最为迫切的需求，一直以来都是军事研究的一个热点，对其研究有着积极的意义。本文以此为背景，拟设计一套全自动目标跟踪仪，该设备由伺服控制系统、图像采集系统和通信系统组成。本文主要完成伺服控制系统的设计。论文分析了伺服控制系统的功能需求，结合本系统的实际要求和系统特性给出了伺服系统的控制方案，并设计了位置、速度、电流调节器。伺服控制系统的硬件电路以LPC2368为主控芯片，分为数据采集、通信、信号检测、运动控制和电源五个功能模块。结合伺服控制系统的功能需求，给出了系统硬件设计，主要包括器件选型、电路设计、系统散热与电磁兼容设计。此外，考虑到伺服控制系统对快速性、精确性的要求及常规编码器在使用过程中的缺陷，系统选用了海德汉公司研制的EnDat2.2数字接口绝对式位置编码器。本文详细介绍了该编码器与微控制器SSP接口之间的通信电路设计以及软件实现流程。系统软件设计主要包括接口驱动程序和运动控制程序。其中接口驱动程序的设计包括UART、SSP、I2C、CAN和A/D五个模块；运动控制模块的软件设计包括位置、速度、电流调节器的算法实现，全数字式三闭环位置随动系统控制算法设计，PWM电机驱动程序设计，系统故障处理程序四个部分。在完成软、硬件设计的基础上，本文对通信模块、数据采集模块、信号检测模块和运动控制模块分别进行了调试，调试结果表明系统运行良好，达到了预期的设计目的。关键词：目标跟踪，运动控制，ARM，EnDat数字编码器I硕士论文全自动目标跟踪仪的伺服控制系统设计与实现AbstractTargetTrackingTechnologyisoneofthekeytechnologiesofmilitarydevelopment,andhasalwaysbeenahotpointinthemilitaryresearcharea,soithasapositivesignificanceforsucharesearch.Againstthisbackground,anautomatictargettrackerisdesigned.Itcanbedividedintothreesubsystems,includingimageacquisitionsystem,communicationsystemandservocontrolsystem.Thispaperhasfinishedthedesignoftheservocontrolsystem.Thispapergivesthemaincontrolstrategyoftheservocontrolsystemanddesignsthelocation,speedandcurrentregulatorbasedontheanalysesofthefunctionrequirementandfeatures.TheARMmicrocontroller(LPC2368)isusedasthemaincontrolchip.Hardwarecircuitcanbedividedintodataacquisitionmodule,communicationmodule,signaldetectionmodule,motioncontrolmoduleandpowermodule.Thehardwaredesignincludesdeviceselection，PCBdesign,electromagneticcompatibilitydesignandsystemthermaldesign.Additionally,takingintoaccounttherequirementsoftheservocontrolsystemforspeedyandaccuracyandthedefectofgeneralencoder,thissystemhasselectedEnDat2.2digitalencoderwhichismanufacturedbyHEIDENHAIN.ThispaperintroducesthecommunicationcircuitbetweentheencoderandSSPofthemaincontroller,andbriefsthesoftwareprocess.Systemsoftwaredesignincludesinterfacedriverandmotioncontrolprograms.TheInterfacedriversisdividedintoUART,SSP,I2C,CAN,A/D.Andthemotioncontrolsoftwareincludesregulatoralgorithm,threeclosed-loopdigitalcontrolofpositionservosystemalgorithm,PWMmot...
