方位雙穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、9英寸4U高的標準抽屜,前面板如圖3所示。 圖1方位雙轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)組成框圖-71-電子設計工程2010年第6期 圖3轉(zhuǎn)臺控制器前面板示意圖 圖4加固PC-104計算機好的抗振性,適用于環(huán)境惡劣的機載設備。經(jīng)過加固后的PC-104計算機如圖4所示。轉(zhuǎn)臺控制計算機軟件采用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。軟件模塊主要包括實時控制和人機接口兩部分。實時控制部分主要包括數(shù)據(jù)采集、坐標變換、網(wǎng)絡及串口通訊、控制保護等;人機接口部分主要包括顯示管理、參數(shù)管理、故障監(jiān)測等模塊。驅(qū)動電路由電機-測速機組、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)動電機選用永磁直流力矩電機,功率放大選用線性功率放大器,動態(tài)性能好,電磁干擾小、簡單、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),以隔離動載體姿態(tài)變化對跟蹤的影響。轉(zhuǎn)臺控制器的主要工作方式有待機、指向、程序跟蹤。3轉(zhuǎn)臺雙轉(zhuǎn)臺是安裝于某工程動載體上的機電設備,轉(zhuǎn)臺采用高精度齒輪驅(qū)動,為控制轉(zhuǎn)臺的重量及滿足動載體設備的環(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)臺剛度和機械性能。4穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺引導原理穩(wěn)定轉(zhuǎn)臺引導原理圖如圖5所示,它利用慣性導航系統(tǒng)(INS 給出動載體所在的地理經(jīng)度、緯度,動載體姿態(tài)參數(shù)(動載體相對正北方向

3、的航向角k 、動載體相對水平面的橫滾角、動載體相對水平面的俯仰角,再根據(jù)上位機的位置指令,通過控制計算機計算兩個轉(zhuǎn)臺的方位角,進行引導,使轉(zhuǎn)臺實時隨動5于上位機指令。根據(jù)本地控制單元的命令和動載體上的INS 測出的動載體位置經(jīng)緯度和動載體姿態(tài),可以計算出轉(zhuǎn)臺對目標跟蹤的機體角度,假設動載體經(jīng)度為0,緯度為0;目標點經(jīng)度為A ,緯度為A ;則兩點的方位角=tan-1sin (A -0cos Acos 0sin A -sin A cos (A -0(1為大地角度,通過坐標轉(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因為轉(zhuǎn)臺只在水平方向作一維轉(zhuǎn)動,所以式(2中轉(zhuǎn)臺俯仰角EL 為0°,則簡化式(2=tan -1sin sin cos (-k +cos sin (-k cos cos (-k (3若>45°且<135°,為轉(zhuǎn)臺1工作,轉(zhuǎn)動角度為:若-90°>225°且<315°,為轉(zhuǎn)臺2工作,轉(zhuǎn)動角度為:-270°。轉(zhuǎn)動角度順時針為正,逆時針為負,其示意圖如圖6所示。5結(jié)束語該項目伺服系統(tǒng)已成功應用,經(jīng)過環(huán)境鑒定試驗、可靠性鑒定試驗、整機電磁兼容6試驗、科研試飛驗證,滿足各項指標要求,為后續(xù)項目進一步發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。參考文獻:1鄒伯敏.自動控制理論M.3版.北京:機械工業(yè)出版社,2007.2陳永冰,鐘斌.慣性導航原理M.北京:國防出版社,2007.3鞠時光.操作系統(tǒng)原理M.武漢:武漢理工大學出版社,2003.4張潤逵.雷達結(jié)構(gòu)與工藝:上、下冊M.北京:電子工業(yè)出版社,2007.5王慧.計算機控制系統(tǒng)M