一種船載光電穩(wěn)定跟蹤伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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無刷直流力矩電機(jī)的電流采樣由功率驅(qū)動(dòng)器中的霍爾電流傳感器完成，邏輯組合電路對(duì)三路電流采樣信號(hào)進(jìn)行邏輯組合，輸出與電機(jī)電樞電流成正比的電流信號(hào)，此信號(hào)作為電流環(huán)路的電流反饋信號(hào)。令無刷直流力矩電機(jī)位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)分別為Sa、Sb和Sc，無刷電機(jī)三相繞組上的電流傳感器的輸出信號(hào)分別為ia、ib和ic，則電機(jī)的工作電流Id與三相繞組位置信號(hào)的邏輯運(yùn)算關(guān)系如下：
2．3 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
由于電流環(huán)超調(diào)量越小越好，電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，把電流環(huán)校正成I型系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：
式中Ki為電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，τi為電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/159287.htm
電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖4所示，其中-BId為電流負(fù)反饋電壓，Ui為電流給定電壓即穩(wěn)定環(huán)路輸出電壓信號(hào)，Uc為電流調(diào)節(jié)器輸出即功率驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)。令Toi為電流濾波時(shí)間常數(shù)，根據(jù)運(yùn)算放大器的電路原理，參數(shù)計(jì)算公式如下：
式(3)、(4)、(5)用于計(jì)算電流調(diào)節(jié)器具體參數(shù)。
2．4 DSP伺服控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2．4．1 DSP伺服控制器的硬件設(shè)計(jì)
DSP伺服控制器硬件電路主要由主控芯片TMS320F28335、DSP外圍電路、D／A轉(zhuǎn)換電路、故障檢測(cè)電路、MAX3491電平轉(zhuǎn)換電路、安全保護(hù)電路等構(gòu)成，其組成框圖如圖5所示。系統(tǒng)外擴(kuò)了512Kx16位SRAM，方便系統(tǒng)調(diào)試時(shí)的外部仿真；利用DSP芯片自帶的3路SCI，經(jīng)接口芯片MAX 3491電平轉(zhuǎn)換后，將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS422電平信號(hào)，實(shí)現(xiàn)DSP伺服控制器與光纖速率陀螺及上位機(jī)的通信，所有輸入輸出的I／O信號(hào)均通過光耦與外部隔離，起到保護(hù)DSP內(nèi)核的作用。DSP伺服控制器的方位、高低兩路輸出信號(hào)經(jīng)過D／A后分別作為電流調(diào)節(jié)器的電流給定電壓信號(hào)。
2．4．2 DSP伺服控制器穩(wěn)定環(huán)路控制算法
穩(wěn)定環(huán)路為電流環(huán)外環(huán)，DSP伺服控制器采集光纖速率陀螺速率反饋信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理與數(shù)字濾波后作為速率反饋數(shù)據(jù)與位置環(huán)路送出的速率數(shù)據(jù)給定數(shù)據(jù)進(jìn)行PID運(yùn)算，其結(jié)果經(jīng)過D／A后作為電流環(huán)的電流給定電壓信號(hào)。穩(wěn)定環(huán)路控制算法采用臨界比例法，臨界比例法是一種經(jīng)驗(yàn)方法，這種方法首先將控制器選為純比例控制器，并改成閉環(huán)，改變比例系數(shù)，使系統(tǒng)對(duì)階躍響應(yīng)達(dá)到臨界狀態(tài)，這時(shí)記下比例系數(shù)Kr，臨界震蕩周期為Tr，根據(jù)Ziegler-Nivhols提供的經(jīng)驗(yàn)公式，就可以由這兩個(gè)基準(zhǔn)參數(shù)得到不同類型控制器的參數(shù)，如表1所示。調(diào)試時(shí)，先采用臨界比例法得到初始參數(shù)，然后在此基礎(chǔ)上采用湊試法進(jìn)一步完善。
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