方位双稳定转台伺服系统的设计与实现

1、9英寸4U高的标准抽屉,前面板如图3所示。 图1方位双转台伺服系统组成框图-71-电子设计工程2010年第6期 图3转台控制器前面板示意图 图4加固PC-104计算机好的抗振性,适用于环境恶劣的机载设备。经过加固后的PC-104计算机如图4所示。转台控制计算机软件采用Windows NT 操作系统3 ,便于开发,具有高可靠性、安全性等特点。软件模块主要包括实时控制和人机接口两部分。实时控制部分主要包括数据采集、坐标变换、网络及串口通讯、控制保护等;人机接口部分主要包括显示管理、参数管理、故障监测等模块。驱动电路由电机-测速机组、功率放大器、电流环、速度环和EMI 滤波电路组成。主要用于功率放大

2、、电流控制等。驱动电机选用永磁直流力矩电机,功率放大选用线性功率放大器,动态性能好,电磁干扰小、简单、可靠。稳定陀螺选用航空速率陀螺,构成陀螺稳定环,以隔离动载体姿态变化对跟踪的影响。转台控制器的主要工作方式有待机、指向、程序跟踪。3转台双转台是安装于某工程动载体上的机电设备,转台采用高精度齿轮驱动,为控制转台的重量及满足动载体设备的环境要求,选用铝合金材料柔性加工,齿轮及轴采用合金钢,轴承采用高精度圆锥滚子轴承及球轴承4,以便于提高转台刚度和机械性能。4稳定转台引导原理稳定转台引导原理图如图5所示,它利用惯性导航系统(INS 给出动载体所在的地理经度、纬度,动载体姿态参数(动载体相对正北方向

3、的航向角k 、动载体相对水平面的横滚角、动载体相对水平面的俯仰角,再根据上位机的位置指令,通过控制计算机计算两个转台的方位角,进行引导,使转台实时随动5于上位机指令。根据本地控制单元的命令和动载体上的INS 测出的动载体位置经纬度和动载体姿态,可以计算出转台对目标跟踪的机体角度,假设动载体经度为0,纬度为0;目标点经度为A ,纬度为A ;则两点的方位角=tan-1sin (A -0cos Acos 0sin A -sin A cos (A -0(1为大地角度,通过坐标转换成甲板角度=tan -1sin sin cos EL cos (-k +cos cos EL sin (-k -sin co

4、s sin EL(2因为转台只在水平方向作一维转动,所以式(2中转台俯仰角EL 为0°,则简化式(2=tan -1sin sin cos (-k +cos sin (-k cos cos (-k (3若>45°且<135°,为转台1工作,转动角度为:若-90°>225°且<315°,为转台2工作,转动角度为:-270°。转动角度顺时针为正,逆时针为负,其示意图如图6所示。5结束语该项目伺服系统已成功应用,经过环境鉴定试验、可靠性鉴定试验、整机电磁兼容6试验、科研试飞验证,满足各项指标要求,为后续项目进一步发展奠定坚实基础。参考文献:1邹伯敏.自动控制理论M.3版.北京:机械工业出版社,2007.2陈永冰,钟斌.惯性导航原理M.北京:国防出版社,2007.3鞠时光.操作系统原理M.武汉:武汉理工大学出版社,2003.4张润逵.雷达结构与工艺:上、下册M.北京:电子工业出版社,2007.5王慧.计算机控制系统M