设计了一个基于FPGA的指向控制系统,可控制遥感相机镜头快速跟踪角度指令。指向控制系统实现了角度位置控制、转向速度控制和平稳调速等功能。本系统采用步进电机作为角运动执行机构;使用FPGA生成电机控制驱动信号,从而简化了电机控制系统构成,降低了系统成本。指向控制系统因模块化设计可灵活应用于多种场合。 启动矩频特性曲线及电机启动速率要求来确定启动频率，指向控制系统设计的步进电机最大运行速度为１０７５ｐｐｓ，等价于电机启动频率为１０７５Ｈｚ。由图３可知，步进电机无法直接按１０７５ｐｐｓ速度起动，本文选定２００；②参照电机特性参数（负载转矩、转动惯量等指向控制系统设计-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机）、电机预计最高转速、电机运行最大角度／时间信息和运行矩频特性曲线，规划加速转矩曲线；加速曲线设计在保证技术要求的基础上，电机驱动力矩裕度大于３，本文设计的电机在不同速度下所需的加速度转矩计算结果如图４所示。③然后参照加速转矩曲线使用式（１）、（２）计算电机加速度曲线和速度曲线。本文设计的加减速过程如图５所示。本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网整理!   http://www.gunyuanji158.com/在指向控制器的各种工作模式中，步进电机每次旋转的角度是随机的。本文为步进电机按照最大运行角度规划出一条加减速曲线，加速过程与减速过程步数一致，频率变化规律一致，加速过程完毕后按当前最大转速继续运行至减速过程。不同运行步数情况下的加减速速度切换都使用图６所示的加减速曲线，不同步数的加减速曲线规划区别在于开始进行减速的步数不同。３ＦＰＧＡ软件设计本文中指向控制系统的软件设计流程如下：首先使用图４电机加减速转矩曲线图５步进电机加减速时间频率曲线示意建立工程，采用ＶＨＤＬ语言编写ＦＰＧＡ代码，代码检查无误后使用进行功能仿真测试，代码通过验证后再使用ｓ对工程做综合优化、布局布线和时序分析，待生成网表文件和ＳＤＦ文件后，在ｍｏｄｅｌｓｉｍ中做带时延的系统后仿真。最后仿真测试过的ＶＨＤＬ代码经过编译后产生配置文件并进电机控制模块编写输入跟踪运动角度为１２１９°，电机跟踪运动经历加速、匀速再减速的过程。控制模块计算得到步进电机Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄ四相八拍驱动信号的脉冲宽度与预设脉冲宽度曲线一致，如图１０所示。图１０步进电机四相驱动信号４指向系统验证结果搭建好指向控制系统，连接各器件通信回路。Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄ四相驱动信号输出至功率驱动电路驱动步进电机作正反向运动。步进电机对上位机角度指令跟踪情况如图１１所示。实验结果表明，系统的控制性能满足设计要求，最大运行速度为１０７５ｐｐｓ，跟踪６７７°角位置指令，使用时间在０．３ｓ以内，共行进３７６步。图１１电机角度指令跟踪情况结语本文设计了一个基于ＦＰＧＡ应用于空间遥感相机的角度跟踪指向控制系统，可灵活、快速、精确控制遥感相机镜头指向。指向控制系统完成角度位置控制、转向速度控制的功能，实现电机平稳调速。指向系统使用步进电机作为转向运动执行机构，电机启动、运行加减速过程平稳、有效，高效跟踪指向角度指令；采用旋变角度闭环反馈系统，电机运行无失步、抖动、卡转等情况，可靠性高；使用ＦＰ－ＧＡ５４系列芯片，简化了电机控制系统构成，降低了系统成本，模块化的指向控制器可灵活应用于多种场合。指向控制系统设计-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网整理!   http://www.gunyuanji158.com/