基于FPGA的LAMOST步進電機控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計的開題報告

基于FPGA的LAMOST步進電機控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計的開題報告一、選題背景及意義中國科學(xué)院紫金山天文臺主導(dǎo)研制了國家級重大科學(xué)儀器——“大面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡”（LAMOST），也稱為“郭守敬望遠(yuǎn)鏡”。該望遠(yuǎn)鏡的建造，旨在有效解決目前天文觀測的瓶頸問題——如何高效地收集樣本數(shù)據(jù)。LAMOST使用了一種全球首創(chuàng)的光纖光譜技術(shù)，可以在夜晚收集星光，并將其傳遞到光纖中，最終匯集到分光裝置中進行測量分析。為了實現(xiàn)高精度的光譜測量，步進電機成為了LAMOST望遠(yuǎn)鏡的重要運動控制設(shè)備之一。步進電機能夠通過精確的步進控制實現(xiàn)角度或長度的精確定位，因此在望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。然而，現(xiàn)有的LAMOST望遠(yuǎn)鏡步進電機控制系統(tǒng)存在一些問題。例如，系統(tǒng)控制精度不高，工作效率低等。針對這些問題，本課題擬設(shè)計一種基于FPGA的LAMOST步進電機控制驅(qū)動系統(tǒng)，旨在提高系統(tǒng)的控制精度和運行效率，進一步提升LAMOST望遠(yuǎn)鏡的工作效率和性能。二、項目研究目標(biāo)本課題的主要研究目標(biāo)是設(shè)計并實現(xiàn)一種基于FPGA的LAMOST步進電機控制驅(qū)動系統(tǒng)。具體目標(biāo)包括：（1）設(shè)計硬件系統(tǒng)：設(shè)計基于FPGA的控制電路，在電路中實現(xiàn)LAMOST步進電機的驅(qū)動控制功能。（2）實現(xiàn)控制算法：構(gòu)建步進電機的控制算法，包括具有高精度和高效率的步進控制和位置檢測算法。（3）系統(tǒng)調(diào)試和優(yōu)化：對系統(tǒng)進行模擬和實驗測試，驗證系統(tǒng)的可行性和優(yōu)化性能。三、預(yù)期研究成果通過本課題的實施和研究，預(yù)期可以實現(xiàn)以下研究成果：（1）實現(xiàn)一個基于FPGA的LAMOST步進電機控制驅(qū)動系統(tǒng)，大幅提高控制精度和運行效率。（2）建立步進電機的控制算法，包括精確的步進控制和位置檢測算法，可滿足LAMOST望遠(yuǎn)鏡的實際運行需求。（3）優(yōu)化控制系統(tǒng)的性能，在控制精度和速度上取得顯著進展，提高LAMOST望遠(yuǎn)鏡的工作效率和性能，為天文觀測提供更好的數(shù)據(jù)支持。四、研究方案與步驟本課題的研究方案包括以下步驟：（1）需求分析和載體選型：對LAMOST望遠(yuǎn)鏡的步進電機控制要求進行分析，并確定FPGA作為硬件系統(tǒng)核心的選型。（2）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：設(shè)計基于FPGA的控制電路系統(tǒng)，包括步進電機控制模塊、位置檢測模塊、控制算法模塊等，并建立控制系統(tǒng)的框架圖。（3）控制算法設(shè)計：構(gòu)建步進電機的控制算法，包括步進控制算法、位置檢測算法和誤差補償算法等。（4）硬件電路實現(xiàn)：基于系統(tǒng)設(shè)計和控制算法，將電路板進行硬件電路實現(xiàn)，并進行必要的測試和調(diào)試。（5）系統(tǒng)集成測試：針對LAMOST望遠(yuǎn)鏡的實際需求進行系統(tǒng)集成測試，對系統(tǒng)進行優(yōu)化和測試，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)。五、參考文獻[1]陳釗,潘鋒,李飛等.基于高性能單板的LAMOST角度驅(qū)動系統(tǒng).宇航學(xué)報,2011,32(1):339-344.[2]杜超,王彥鼎,雒林等.大型智能望遠(yuǎn)鏡步進電機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計.計算機測量與控制,2018(04):122.[3]高俊波,黃杰.面向方法的LAMOST望遠(yuǎn)鏡運動控制系統(tǒng)研究.計算機工程與科學(xué),2017,39(12):2379-2384.[4]孫雨芳,許凌君,李淵春等.LAMOST步進電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計.儀器儀表學(xué)報,2011(12):2937-294