基于FPGA的智能機載光電吊艙控制系統(tǒng)研究.pdf

1、機載光電吊艙利用光電傳感實現(xiàn)對目標的探測、識別、瞄準、跟蹤、導航等功能。本文以機載光電吊艙控制系統(tǒng)為研究對象,基于Altera公司的FPGA硬件平臺,采用Nios II軟核處理器實現(xiàn)吊艙的基本控制功能。采用ALTERA公司的Cyclone II系列的芯片作為吊艙控制系統(tǒng)的核心,利用NIOS II軟核處理器創(chuàng)建一個可定制的片上系統(tǒng)(SOPC)。NIOS II系統(tǒng)自身具備一些IP核,為了更好地實現(xiàn)系統(tǒng)功能,提高系統(tǒng)性能,本文由HDL語言自定

2、義了一些IP核(PWM、CORDIC、FLOAD等),根據需要將這些IP核添加到NIOS II系統(tǒng),之后將整個系統(tǒng)下載到FPGA中,最后采用PID控制策略由軟件編程實現(xiàn)對光電吊艙的整體控制。
　　針對光電吊艙在空中易受飛機姿態(tài)變化、風阻、機械振動、負載擾動等影響而造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題,本文進行了先進控制算法的理論研究。傳統(tǒng)參數(shù)固定的 PID控制器限制了光電吊艙系統(tǒng)性能的進一步提升,在研究了多種先進控制理論后,本文提出采用布谷鳥

3、搜索算法(CS)優(yōu)化模糊PID控制的方法對光電吊艙系統(tǒng)進行控制。采用SIMULlINK對吊艙模糊控制系統(tǒng)進行系統(tǒng)仿真,將布谷鳥搜索算法(CS)與粒子群算法(PSO)運用到該模型仿真中進行優(yōu)化,對比兩種算法的優(yōu)化效果,結果表明布谷鳥搜索算法效率更高,光電吊艙模糊PID控制系統(tǒng)采用CS優(yōu)化后,達到了較好的控制效果。
　　為了更好地將模糊控制器應用到實際工程中,設計出基于硬件平臺的模糊控制器,本文通過FPGA硬件開發(fā)環(huán)境Quartus