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光电吊舱作为无人机和作战直升机的重要组成部分,受到了各国军事领域的密切关注。在光电吊舱技术研究中,运动控制技术一直是研究的重点。先进的运动控制技术不仅能够提升光电吊舱的性能,同时也能够惠及国防、自动化装备、医疗等众多使用运动控制技术的领域。虽然目前我国有多款技术自主的运动控制器,但是其主控芯片均采用国外芯片,在受到国外芯片技术垄断限制的同时,也威胁着我国军用装备和民用产品的安全性和自主性。因此,研究一款从底层元器件到软件技术都有自主知识产权的运动控制器,不但能满足光电吊舱的需要,对我国运动控制技术的发展也有很大的意义。论文在“基于国产飞腾系列CPU(Central Processing Unit)的控制系统研制”项目的基础上,以设计基于国产SOC(System on a Chip)FPGA(Field Programmable Gate Array)的运动控制器为目标,进行了相关的研究与探索。首先对国内外运动控制器和FPGA的国内外发展状况以及各种运动控制器设计方案进行了研究分析,并制定了基于国产SOC FPGA设计运动控制器的方案。通过调查分析,选用国产SOC FPGA芯片—M7A12N0作为主控芯片,并制定了在M7A12N0上的运动控制器设计架构。接着对编码器测角测速原理进行研究分析,并据此在以M7A12N0为核心的硬件开发平台—PLC(Programmable Logic Controller)从站上,利用M7A12N0配套的开发软件—Primace7.3、仿真软件Modelsim SE 10.1a以及Verilog HDL(HDL:Hardware Description Language),以分模块的设计方法设计了FPGA逻辑的增量式编码器测角测速电路和绝对式编码器测角测速电路。然后采用经典的PID(Proportion Integration Differentiation)控制方法,利用ARM(Advanced RISC Machines)开发软件Keil uvision4和C语言,在M7A12N0中的Cortex-M3内核上,设计了ARM逻辑的控制器。之后通过M7A12N0中FPGA逻辑与ARM逻辑的结构关系,将两种编码器测角测速电路与控制器相结合来组成完整的运动控制器。经验证,所设计的增量式编码器测角测速电路和绝对式编码器测角测速电路能够满足测角测速要求,且测量结果精确,最后组建的基于M7A12N0设计的运动控制器能够准确的实现运动控制功能。