航天器电子系统辅助研发系统设计
发布时间：2020-12-02 06:39
航天器电子系统研发过程中需要多种模拟器模拟电子系统中的功能模块,以便完成方案验证与测试工作。传统的模拟器针对单一功能模块设计,实现对多种模块的模拟需要设计多个模拟器,导致资源重复利用率低且增加了研发周期和成本。针对以上问题,本文设计了航天器电子系统辅助研发系统。该系统具有软硬件功能可扩展可裁剪、系统工作流程可配置、通信协议可配置等特性,能够实现多种功能模块的模拟。本文在详细分析辅助研发系统的技术要求和功能需求的基础上,提出系统实现方案并完成软硬件开发工作。系统硬件功能单元采用模块化设计,每种功能单元设计成一个单独的模块,通过PCI总线或RS232/RS485总线连接到控制器。各种功能模块可以自由组合形成不同功能和接口的模拟器。系统软件负责管理和调度各个功能模块,在硬件的基础上实现系统功能。系统软件结构分为服务层和硬件模块控制层。硬件模块控制层也采用模块化设计,每种硬件模块的控制软件封装成一个动态链接库。模块控制软件在各模块的控制方式上抽象出了统一的控制接口,这种抽象的接口可以忽略模块间的差异性,遵循这种接口原则的模块都能接入到辅助研发系统中,实现了系统功能模块可扩展性。在服务层实现了系...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压控恒流源的常见实现形式
V/I转换ADC采样电路控制器DAC控制算法通信电路负载图 3-1 恒流源电路原理框图控制器选择 STM32F103C8T6，该处理器具有串口、SPI 通信接口以及 I2C 接口等多种片上资源，满足对外设的控制要求。控制算法主要是根据电流误差计算控制信号，计算量不大，STM32F103C8T6 性能满足要求，因此该处理器可以满足设计要求。V/I 转换电路将输入电压线性的转换成输出电流，是实现恒流输出的关键部分。通过采样电路采集实际输出电流并通过 ADC 电路反馈至控制器。控制器运用控制算法根据当前实际电流值和设定电流值计算控制电压，然后控制 DAC 电路输出这一电压，调整电流值至设定值。从这一工作流程中可以看出，控制算法的优劣是输出电流稳定性的关键。恒流源通过通信接口与上位机通信来获取电流设定值，实现输出值程控调节。恒流源模块 PCB 图与实物如图 3-3 所示。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文3.2.2 V/I 转换电路V/I 转换电路是将输入电压转换成与之成比例的输出电流的电路，是恒流源电路的核心。V/I 电路的输出电流值取决于输入电压而与负载无关，从而实现恒流输出的目的。V/I 转换电路如图 3-3 所示，图中 P4 为恒流源输出端口，该电路中流过调整管 Q1 的电流大小即为恒流源输出电流，即 Iout= ICE。Q1 为一个 NPN型大功率三极管，工作在线性放大区，所以 ICE= β·IBE，其中 β 为 Q1 的放大倍数。从以上分析中可以看出输出电流由运放 AR2 的输出电压控制。R11 为输出电流采样电阻，R11 两端的电压 VR11反映了电路中电流的大小。AR1、AR3 和 AR4 构成三运放差分放大电路，把 R11 两端的差分电压按比例转换成单端电压。将这一电压值反馈到运放 AR2 的反相输入端，与同相输入端电压比较来调整输出电压，进而调整输出电流，使输出电流稳定在设定值。本次设计的恒流源要求带载能力可扩展至 300Ω，所以负载上的最大压降为 60V，恒流源供电电压不能低于这一电压。考虑到三极管 Q1 上有一定的管压降，最终确定恒流源供电电压为 65V。
本文编号：2895124
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
压控恒流源的常见实现形式
V/I转换ADC采样电路控制器DAC控制算法通信电路负载图 3-1 恒流源电路原理框图控制器选择 STM32F103C8T6，该处理器具有串口、SPI 通信接口以及 I2C 接口等多种片上资源，满足对外设的控制要求。控制算法主要是根据电流误差计算控制信号，计算量不大，STM32F103C8T6 性能满足要求，因此该处理器可以满足设计要求。V/I 转换电路将输入电压线性的转换成输出电流，是实现恒流输出的关键部分。通过采样电路采集实际输出电流并通过 ADC 电路反馈至控制器。控制器运用控制算法根据当前实际电流值和设定电流值计算控制电压，然后控制 DAC 电路输出这一电压，调整电流值至设定值。从这一工作流程中可以看出，控制算法的优劣是输出电流稳定性的关键。恒流源通过通信接口与上位机通信来获取电流设定值，实现输出值程控调节。恒流源模块 PCB 图与实物如图 3-3 所示。
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文3.2.2 V/I 转换电路V/I 转换电路是将输入电压转换成与之成比例的输出电流的电路，是恒流源电路的核心。V/I 电路的输出电流值取决于输入电压而与负载无关，从而实现恒流输出的目的。V/I 转换电路如图 3-3 所示，图中 P4 为恒流源输出端口，该电路中流过调整管 Q1 的电流大小即为恒流源输出电流，即 Iout= ICE。Q1 为一个 NPN型大功率三极管，工作在线性放大区，所以 ICE= β·IBE，其中 β 为 Q1 的放大倍数。从以上分析中可以看出输出电流由运放 AR2 的输出电压控制。R11 为输出电流采样电阻，R11 两端的电压 VR11反映了电路中电流的大小。AR1、AR3 和 AR4 构成三运放差分放大电路，把 R11 两端的差分电压按比例转换成单端电压。将这一电压值反馈到运放 AR2 的反相输入端，与同相输入端电压比较来调整输出电压，进而调整输出电流，使输出电流稳定在设定值。本次设计的恒流源要求带载能力可扩展至 300Ω，所以负载上的最大压降为 60V，恒流源供电电压不能低于这一电压。考虑到三极管 Q1 上有一定的管压降，最终确定恒流源供电电压为 65V。
本文编号：2895124
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