方位雙穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、9英寸4U高的標(biāo)準(zhǔn)抽屜,前面板如圖3所示。 圖1方位雙轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)組成框圖-71-電子設(shè)計(jì)工程2010年第6期 圖3轉(zhuǎn)臺(tái)控制器前面板示意圖 圖4加固PC-104計(jì)算機(jī)好的抗振性,適用于環(huán)境惡劣的機(jī)載設(shè)備。經(jīng)過(guò)加固后的PC-104計(jì)算機(jī)如圖4所示。轉(zhuǎn)臺(tái)控制計(jì)算機(jī)軟件采用Windows NT 操作系統(tǒng)3 ,便于開發(fā),具有高可靠性、安全性等特點(diǎn)。軟件模塊主要包括實(shí)時(shí)控制和人機(jī)接口兩部分。實(shí)時(shí)控制部分主要包括數(shù)據(jù)采集、坐標(biāo)變換、網(wǎng)絡(luò)及串口通訊、控制保護(hù)等;人機(jī)接口部分主要包括顯示管理、參數(shù)管理、故障監(jiān)測(cè)等模塊。驅(qū)動(dòng)電路由電機(jī)-測(cè)速機(jī)組、功率放大器、電流環(huán)、速度環(huán)和EMI 濾波電路組成。主要用于功率放大

2、、電流控制等。驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用永磁直流力矩電機(jī),功率放大選用線性功率放大器,動(dòng)態(tài)性能好,電磁干擾小、簡(jiǎn)單、可靠。穩(wěn)定陀螺選用航空速率陀螺,構(gòu)成陀螺穩(wěn)定環(huán),以隔離動(dòng)載體姿態(tài)變化對(duì)跟蹤的影響。轉(zhuǎn)臺(tái)控制器的主要工作方式有待機(jī)、指向、程序跟蹤。3轉(zhuǎn)臺(tái)雙轉(zhuǎn)臺(tái)是安裝于某工程動(dòng)載體上的機(jī)電設(shè)備,轉(zhuǎn)臺(tái)采用高精度齒輪驅(qū)動(dòng),為控制轉(zhuǎn)臺(tái)的重量及滿足動(dòng)載體設(shè)備的環(huán)境要求,選用鋁合金材料柔性加工,齒輪及軸采用合金鋼,軸承采用高精度圓錐滾子軸承及球軸承4,以便于提高轉(zhuǎn)臺(tái)剛度和機(jī)械性能。4穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺(tái)引導(dǎo)原理穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺(tái)引導(dǎo)原理圖如圖5所示,它利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS 給出動(dòng)載體所在的地理經(jīng)度、緯度,動(dòng)載體姿態(tài)參數(shù)(動(dòng)載體相對(duì)正北方向

3、的航向角k 、動(dòng)載體相對(duì)水平面的橫滾角、動(dòng)載體相對(duì)水平面的俯仰角,再根據(jù)上位機(jī)的位置指令,通過(guò)控制計(jì)算機(jī)計(jì)算兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角,進(jìn)行引導(dǎo),使轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)時(shí)隨動(dòng)5于上位機(jī)指令。根據(jù)本地控制單元的命令和動(dòng)載體上的INS 測(cè)出的動(dòng)載體位置經(jīng)緯度和動(dòng)載體姿態(tài),可以計(jì)算出轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)目標(biāo)跟蹤的機(jī)體角度,假設(shè)動(dòng)載體經(jīng)度為0,緯度為0;目標(biāo)點(diǎn)經(jīng)度為A ,緯度為A ;則兩點(diǎn)的方位角=tan-1sin (A -0cos Acos 0sin A -sin A cos (A -0(1為大地角度,通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成甲板角度=tan -1sin sin cos EL cos (-k +cos cos EL sin (-k -sin co

4、s sin EL(2因?yàn)檗D(zhuǎn)臺(tái)只在水平方向作一維轉(zhuǎn)動(dòng),所以式(2中轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰角EL 為0°,則簡(jiǎn)化式(2=tan -1sin sin cos (-k +cos sin (-k cos cos (-k (3若>45°且<135°,為轉(zhuǎn)臺(tái)1工作,轉(zhuǎn)動(dòng)角度為:若-90°>225°且<315°,為轉(zhuǎn)臺(tái)2工作,轉(zhuǎn)動(dòng)角度為:-270°。轉(zhuǎn)動(dòng)角度順時(shí)針為正,逆時(shí)針為負(fù),其示意圖如圖6所示。5結(jié)束語(yǔ)該項(xiàng)目伺服系統(tǒng)已成功應(yīng)用,經(jīng)過(guò)環(huán)境鑒定試驗(yàn)、可靠性鑒定試驗(yàn)、整機(jī)電磁兼容6試驗(yàn)、科研試飛驗(yàn)證,滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求,為后續(xù)項(xiàng)目進(jìn)一步發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn):1鄒伯敏.自動(dòng)控制理論M.3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.2陳永冰,鐘斌.慣性導(dǎo)航原理M.北京:國(guó)防出版社,2007.3鞠時(shí)光.操作系統(tǒng)原理M.武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2003.4張潤(rùn)逵.雷達(dá)結(jié)構(gòu)與工藝:上、下冊(cè)M.北京:電子工業(yè)出版社,2007.5王慧.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)M