基于數(shù)字伺服控制器的機(jī)載吊艙陀螺穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)計(jì)
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2．2．3 吊艙運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理電路
吊艙系統(tǒng)除了要實(shí)現(xiàn)基本的陀螺穩(wěn)定功能外，還必須具備巡航、跟蹤等功能。因此，整個(gè)吊艙系統(tǒng)還有轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)、漂移信號(hào)的處理電路。這兩個(gè)信號(hào)是通過控制面板(HCU)上相應(yīng)的開關(guān)按鈕來控制。圖4為吊艙運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理電路原理圖。
2．3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
Elmo Whistle數(shù)字化智能驅(qū)動(dòng)器的軟件結(jié)構(gòu)總體可分為2大部分：1)驅(qū)動(dòng)器本身的程序，這個(gè)包括引導(dǎo)程序，固件和個(gè)性化的設(shè)置。這些程序可以通過官方網(wǎng)站下載，然后根據(jù)特定的驅(qū)動(dòng)器型號(hào)進(jìn)行燒錄；2)用戶自己的程序，以實(shí)現(xiàn)用戶自行設(shè)計(jì)的功能。
在本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，主要完成陀螺穩(wěn)定的功能。通過采集Elmo Whistle控制器的模擬輸入口由光纖陀螺反饋回來的電壓信號(hào)AN[1]，在程序設(shè)定相應(yīng)的跟隨比例AG[2]，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的陀螺穩(wěn)定功能。這里的關(guān)鍵是參數(shù)AG[2]的確定。這個(gè)參數(shù)首先有一個(gè)估算的過程，估算完成后，可以在稍后的調(diào)試環(huán)節(jié)中進(jìn)行微調(diào)，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的陀螺穩(wěn)定功能。參數(shù)AG[2]可以按以下方法估算：
1)在Smart Terminal界面中，將輸入AN[1]設(shè)定為1 V，測(cè)量此時(shí)吊艙的轉(zhuǎn)速，設(shè)為N，并在Smart Terminal界面中查看電機(jī)的轉(zhuǎn)速為S1，單位為count／s；
2)光纖陀螺最大感應(yīng)輸出電壓為2．5 V，此時(shí)對(duì)應(yīng)吊艙的速度應(yīng)為M，M的值在吊艙設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)設(shè)定，為60(°)／s；此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為S2，則S2的值為：S2=(60／N)xS1；
3)比例因子AG[2]=S2／2.5；
Elmo Whistle內(nèi)部有可調(diào)用函數(shù)，通過相應(yīng)的設(shè)置語句，控制器就可以根據(jù)判斷6個(gè)數(shù)字輸入口的狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的內(nèi)部函數(shù)。在本系統(tǒng)中，體現(xiàn)為L(zhǎng)OCK信號(hào)功能、限位信號(hào)功能以及指示輸出等。圖5為陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的部分軟件流程圖。
為了真正實(shí)現(xiàn)機(jī)載吊艙的數(shù)字化，在實(shí)現(xiàn)以上功能之外，本系統(tǒng)還就指令控制吊艙運(yùn)動(dòng)做了相應(yīng)的嘗試。在原有的軟件模塊中，通過判斷輸入口3的狀態(tài)．增加了一個(gè)串口通信模塊。如果檢測(cè)到控制器數(shù)字輸入口3為低電平，則觸發(fā)串口通信模塊子程序，向控制器發(fā)送控制狀態(tài)字，實(shí)現(xiàn)指令控制吊艙功能。當(dāng)然，這個(gè)功能也可以通過PC機(jī)向控制器發(fā)送相應(yīng)的指令實(shí)現(xiàn)。
3 結(jié)束語
配合Elmo公司的Studio界面和Recorder軟件，可以分析機(jī)載吊艙陀螺穩(wěn)定平臺(tái)是否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，并且在有必要的時(shí)候修改系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和程序中的參數(shù)，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。
本系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)出的機(jī)載吊艙陀螺穩(wěn)定平臺(tái)，應(yīng)用于目前的吊艙系統(tǒng)中，吊艙的穩(wěn)定性能達(dá)到50μrad，俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)角度為-120°～+15°，方位轉(zhuǎn)動(dòng)角度為360°連續(xù)，最大轉(zhuǎn)動(dòng)速度為60(°)／s最大轉(zhuǎn)動(dòng)加速度200(°)／S2，功耗小于240 W。
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評(píng)論