[发明专利]一种基于FPGA单处理器的超高精度微波成像仪扫描控制系统

权利要求书

1.一种基于FPGA单处理器的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，包括：主控制系统和备份控制系统，所述主控制系统与所述备份控制系统互为镜像，所述主控制系统与所述备份控制系统由中央处理器切换控制，且所述备份控制系统用于冷备份；

所述主控制系统包括FPGA单处理器、电机功率驱动模块、电机和传感器接口模块；

所述FPGA单处理器通过所述电机功率驱动模块采集电机的电流、通过所述传感器接口模块采集电机的角度信息，并根据所述电流对所述电机进行电流闭环控制，根据所述角度信息对所述电机进行角速度闭环控制，通过所述电流闭环控制和角速度闭环控制驱动所述电机带动微波成像仪的天线以额定扫描周期旋转。

2.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述电流闭环控制的电路包括：滞环比较控制器、Park反变换、SVPWM模块、电压源逆变器和Clarke&Park变换；

所述滞环比较控制器、Park反变换、SVPWM模块、电压源逆变器和Clarke&Park变换首尾顺次耦合连接。

3.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述角速度闭环控制的电路包括PI控制器和角速度估计模块；

所述PI控制器的输出端耦合至所述电流闭环控制的输入端，所述电流闭环控制的输出端耦合至所述电机，所述电机的输出端耦合至所述角速度估计模块的输入端，所述角速度估计模块的输出端耦合至所述PI控制器。

4.如权利要求3所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述角速度估计模块包括二阶跟踪微分器，所述二阶跟踪微分器的函数为：

其中，R为二阶跟踪微分器的参数，θ(t)为电机实时反馈的角度信息，x₁为估计的角度信息，x₂为估计的电机扫描角速度。

5.如权利要求4所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述二阶跟踪微分器成函数转换的线性饱和函数为：

其中，δ为二阶跟踪微分器的另一参数，

且，

6.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述主控制系统还包括与所述FPGA单处理器通信的RS232串口通信模块，所述RS232串口通信模块用于采用标准的RS232串行通讯接口接收中央处理器的遥控指令，并上传至FPGA单处理器，同时，还用于将FPGA单处理器的遥测信息上传至中央处理器。

7.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述主控制系统还包括与所述FPGA单处理器通信的离散信号接口模块，所述离散信号接口模块包括要求送数接收端、公共接地端、扫描起始脉冲发送端和加电状态发送端。

8.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述主控制系统还包括电源转换模块，所述电源转换模块包括输出三个不同的电压输出端。

9.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述主控制系统还包括模拟信号接口模块，所述模拟信号接口模块用于采集所述电机的电流，并将所述电流模拟处理后发送至中央处理器。

10.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述电机功率驱动模块包括集成驱动芯片和三相桥驱动电路。

11.如权利要求1所述的超高精度微波成像仪扫描控制系统，其特征在于，所述传感器接口模块用于接收电机上的角度传感器信号，并运算处理后输出至FPGA单处理器。