可重構(gòu)飛輪模擬器研制.pdf

1、衛(wèi)星飛輪是衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中一種常用的執(zhí)行機構(gòu)，用來實現(xiàn)對衛(wèi)星姿態(tài)的控制與調(diào)整。在衛(wèi)星的仿真測試過程中，從研制周期和研制成本等方面考慮，常采用模擬器代替真實的衛(wèi)星設(shè)備完成衛(wèi)星的仿真測試。現(xiàn)有的衛(wèi)星飛輪模擬器只能模擬單一種類的飛輪特性，通用性差。鑒于此，論文分析討論了可重構(gòu)技術(shù)的基本原理和實現(xiàn)方法，采用基于FPGA的可重構(gòu)技術(shù)，研制了一種具有可重構(gòu)功能的飛輪模擬器，通過配置文件的可重構(gòu)切換，使得單一硬件基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)對多個種類及不同故障狀

2、態(tài)飛輪的模擬。
　　本文分析了可重構(gòu)技術(shù)、衛(wèi)星飛輪以及飛輪模擬器的國內(nèi)外研究和發(fā)展現(xiàn)狀，詳細(xì)討論了基于FPGA的可重構(gòu)技術(shù)的實現(xiàn)原理，研究了基于FPGA的動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)方法，并深入探討了基于Xilinx公司和Altera公司FPGA產(chǎn)品的可重構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)方法。在探討利用FPGA實現(xiàn)飛輪數(shù)學(xué)模型求解可行性的基礎(chǔ)上，提出了在 FPGA內(nèi)部采用浮點運算實現(xiàn)飛輪數(shù)學(xué)模型求解的方法。在對可重構(gòu)技術(shù)進行深入研究和分析的基礎(chǔ)上，提出了實現(xiàn)可重

3、構(gòu)飛輪模擬器的設(shè)計方案。以 Altera公司 Cyclone III系列 FPGA作為處理器，利用遠(yuǎn)程系統(tǒng)升級的方式實現(xiàn)可重構(gòu)功能。設(shè)計了可重構(gòu)飛輪模擬器的硬件電路，硬件電路包括飛輪模擬器功能電路和可重構(gòu)功能電路兩部分。采用Verilog HDL語言實現(xiàn)可重構(gòu)飛輪模擬器的固件設(shè)計，固件設(shè)計的核心是可重構(gòu)的控制邏輯和飛輪模型解算邏輯。最后對可重構(gòu)飛輪模擬器的全部功能進行了調(diào)試和分析，確?？芍貥?gòu)飛輪模擬器功能的正常實現(xiàn)，并采用LabWind