跟踪伺服控制系统硬件设计

1、 跟踪伺服控制系统硬件设计1 系统功能及原理1.1系统功能跟踪伺服系统是光电经纬仪上主要分系统之一。它主要完成跟踪架的驱动，根据指令信息驱动跟踪架方位、俯仰两个方向的转动,实现对空中运动目标实时跟踪,以便实现测量系统对目标进行测量之目的.1.2 系统原理光电经纬仪跟踪伺服系统是由速度内环与位置外环构成的双闭环控制系统.其硬件组成框图如图一所示:接口 控制计算机跟踪架力矩电机 功率放大器PWM发生器 指令信息 接口编码器 图一 硬件构成框图 跟踪伺服系统基本工作方式有三种: 数学引导随动跟踪、电视自动跟踪和单杆半自动跟踪。分述如下：121 数学引导随动跟踪 数学引导随动跟踪是跟踪伺服系统接收外来

2、的目标速度、位置引导信息，驱动跟踪架跟踪目标的一种工作方式。其原理结构图如图二所示： 速度顺馈 编码器测速 位置调节器 速度调节器PWMM功放电机跟踪架 图二 数引随动跟踪结构框图122电视自动跟踪，电视自动跟踪是跟踪伺服系统根据电视系统测得的电视脱靶量，驱动跟踪架跟踪目标的一种工作方式。其原理结构图如图三所示：编码器测速 电视调节器 速度调节器PWMM功放电机跟踪架 图三 电视自动跟踪结构框图123单杆半自动跟踪单杆半自动跟踪是速度回路闭合，位置回路通过人眼闭合的一种跟踪目标的工作方式。其原理结构图如图四所示：单杆 编码器测速 单杆调节器 速度调节器PWMM功放电机跟踪架 图四 单杆半自动跟

3、踪结构框图2 系统的组成： 跟踪伺服系统的硬件（不包括力矩电机、编码器，功率放大器另述，主要指控制计算机及相关部分）主要有：PC-104主机板、A/D 接口卡、串行接口卡、并行接口与PWM 发生器卡和信号处理卡及底板。2 1主机板 主机板采用 DIGITAL-LOGIC AG 公司 MICROSPACE 系列PC-104 产品中的MSM586SEV, 其主要技术特性如下： CPU 采用 AMD ELAN520 133MHZ 70ns SDRAM最大128M bytes 定时器，DMA，实时时钟 串口COM1COM2COM3COM4并口LPT1 喇叭接口 AT或PS/2键盘接口，PS/2鼠标接口

4、 软驱接口，E-IDE硬盘接口 VGA/LCD视频接口 PC-104嵌入式总线 单一5V供电 LAN Ethernet Watchdog DOC2000 flash SSD 工作温度：-40C- +85C其结构框图见图五： 图五 MSM586SEV 结构框图2 2 A/D转化卡 A/D转化卡采用DIAMOND SYSTEMS 公司生产的DMM-XT PC-104卡。其主要技术特性如下： 16路单端或8路差分输入；12位分辨率；输入模拟量范围10V可调 两路模拟输出，12位分辩率，输出电压范围0-5V可调 8位数字输入，8位数字输出 100KHZ 采样频率 16位通用计数器/定时器 工作温度：D

5、MM-XT -40+85其结构如图六所示。其接插头J3为50点，定义如下： 图六 DMM-XT 结构框图23串行接口卡 串行接口卡采用DIAMOND SYSTEMS公司生产的EMM-XT PC-104卡，其主要技术特性如下： 4串行口，每口带16字节FIFOs 二口可配置成RS-232/RS-422/RS-485，两口为固定RS-232 通讯速率标准可达115.2K bps,最高可达460.8K bps; 16 I/O地址和10中断等级可选 单一5V供电 工作温度范围可达-40+85C其结构图如图七所示，接插头为J3J4，20点两个，定义如下： 图七 EMM-XT PC-104卡结构框图24并

6、行接口及PWM产生卡 并行接口卡采用DIAMOND SYSTEMS公司生产的OMM-XT PC-104卡其主要技术特性如下： 3个16位计数器/定时器，三级中断，板上晶振4MHZ，最大输入频率10MHZ， 48路I/O，可编程控制方向 所有I/O信号TTL电平兼容 单一5V供电 工作温度：-40+85C其结构框图如图八所示，其接插头为50点插头J3和J4，14点插头J5。定义如下： 图八 OMM结构框图 25信号处理卡信号处理卡自行研制，采用PC-104结构尺寸和PC-104标准总线。其主要功能为： 中断信号处理、限位控制 、PWM保护控制等。 中 断 等 级 选 择54LS12354LS12354LS123RS-485 接口AM26LS 32其结构框图如图九所示：分频8M晶振54LS123WATCH DOG保护控制方向控制逻辑限位控制长线驱动器 54140长线驱动器 54140 图九 信号处理卡结构框图26底板 底板完成PC-104卡的安装，