一种基于FPGA的飞轮模拟器制造技术

技术编号：6054652 阅读：258 留言：0更新日期：2012-04-11 18:40

一种基于FPGA的飞轮模拟器，涉及到卫星仿真技术领域中的飞轮仿真技术。本发明专利技术解决了现有采用数字信号处理器DSP实现的运算速度慢且输出结果精度低的问题。本发明专利技术采用Verilog?HDL语言，利用IP核作为乘法、除法和加法等基本计算单元，根据四阶龙格-库塔法的求解过程构建三个运算模块，其中转速运算模块用于发送调用命令给Kn运算模块启动一次龙格-库塔迭代运算，并获得转速结果ωout；Kn运算模块用于在接收到转速运算模块发送的调用命令时，连续四次发送调用命令给f(x，y)，获得四个参数K1、K2、K3和K4；f(x，y)运算模块用于在接收到Kn运算模块发送的调用命令时，计算获得参数Kn。本发明专利技术所述的飞轮模拟器响应速度快、输出结果精度高。

A flywheel simulator based on FPGA

A flywheel simulator based on FPGA relates to the flywheel simulation technology in the field of satellite simulation technology. The invention solves the problems of slow operation speed and low output precision caused by the existing digital signal processor DSP. The invention adopts Verilog? HDL language, using IP as the basic computing unit of nuclear division and multiplication, addition, according to the construction of the three module process of solving four order Runge Kutta method, the speed calculation module is used for sending the call command to the Kn module to start a Runge Kutta iteration, and speed the Omega out; Kn operation module is used to speed computation module to send call command when receiving four consecutive calls send commands to the f (x, y), four, K2, K3 parameters of K1 and K4; f (x, y) Kn operation module is used to send the call in command module when receiving calculated parameters Kn. The flywheel simulator of the invention has fast response speed and high output precision.

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术是FPGA的一种应用技术，具体涉及到卫星仿真
中的飞轮仿真技术。
技术介绍
卫星姿态控制系统包括姿态敏感器、姿态控制器和执行机构三个组成部分，用来完成卫星的姿态控制。姿态敏感器(如太阳敏感器、星敏感器、地球敏感器等)是用于获取卫星当前姿态信息的；姿态控制器用于分析处理姿态敏感器获取的当前姿态信息，并根据需求产生对执行机构的控制指令；执行机构(如飞轮、磁力矩器、推力器等)用于根据姿态控制器产生的控制指令做出相应的动作，调整卫星姿态。卫星姿态控制系统各部分的连接关系如附图说明图1所示。上述执行机构中的飞轮是一种重要的执行机构，在卫星仿真测试系统中，出于成本等因素的考虑，常使用模拟器代替真实飞轮完成仿真测试任务。在飞轮模拟器中，通过对飞轮数学模型的求解，得到飞轮的转速数据，模拟真实飞轮的转速输出。卫星飞轮的数学模型为权利要求1.一种基于FPGA的飞轮模拟器，其特征在于它采用FPGA实现，所述FPGA中包括三个运算模块，所述三个运算模块分别是f(X，y)运算模块(1)、&运算模块( 和转速运算模块⑶，所述转速运算模块C3)用于发送调用命令给Kn运算模块( 启动一次龙格-库塔迭代运算，还用于根据接收到的参数信息计算得本次迭代运算结果信息，并将所述本次迭代结果信息作为上一次迭代结果《in发送给发&运算模块(2)，同时，还将所述本次迭代结果信息作为飞轮模型的转速结果《。ut输出；所述Kn运算模块( 用于在接收到转速运算模块C3)发送的调用命令时，连续四次发送调用命令给f(x，y)运算模块(1)，并分别获得四...

【技术保护点】
１．一种基于ＦＰＧＡ的飞轮模拟器，其特征在于它采用ＦＰＧＡ实现，所述ＦＰＧＡ中包括三个运算模块，所述三个运算模块分别是ｆ（ｘ，ｙ）运算模块（１）、Ｋｎ运算模块（２）和转速运算模块（３），所述转速运算模块（３）用于发送调用命令给Ｋｎ运算模块（２）启动一次龙格－库塔迭代运算，还用于根据接收到的参数信息计算得本次迭代运算结果信息，并将所述本次迭代结果信息作为上一次迭代结果ωｉｎ发送给发Ｋｎ运算模块（２），同时，还将所述本次迭代结果信息作为飞轮模型的转速结果ωｏｕｔ输出；所述Ｋｎ运算模块（２）用于在接收到转速运算模块（３）发送的调用命令时，连续四次发送调用命令给ｆ（ｘ，ｙ）运算模块（１），并分别获得四个参数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３和Ｋ４，还用于将获得的四个参数发送给转速运算模块（３）；所述ｆ（ｘ，ｙ）运算模块（１）用于在接收到Ｋｎ运算模块（２）发送的调用命令时，计算获得参数Ｋｎ给Ｋｎ运算模块（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵光权，彭宇，刘大同，马飞，王少军，庞业勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93

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