角度传感器选用旋转电编码器,编码器采用数字SSI输出、分辨率17位、最大转速3500rpm。与电位器、光电编码器、旋转变压器等常用角度传感器相比具有质量轻、惯量小、功耗低、无磁敏感等诸多优点,由于其主体部分(转子、定子)采用合成介质材料制造,因此具有工作温度范围宽、抗潮湿、冷凝等优点,适用于弹载环境条件。
经计算处理后形成平台跟踪信号,弹载伺服稳定平台利用平台台体上安装的速率陀螺测量台体相对惯性空间的角速度,实现弹体扰动隔离,这种扰动不仅影响导引系统的目标角度测量精度,驱动伺服电动机带动平台运动,陀螺速率范围400/s,甚至导致系统无法截获目标或丢失跟踪目标。实现平台视轴对目标的跟踪。
基于本项目所设计伺服稳定平台应用于弹载雷达导引系统,因此,对平台外形尺寸及重量要求及其严格,传感器选型的关键在于器件小型化、轻量化及对弹载使用环境的适应性。
DSP控制电路完成传感器信号采集及、平台控制算法实现、功率驱动电路PWM控制脉冲波形产生,以及导引系统计算机控制信号接收和平台测量反馈信号发送等功能,电动机功率驱动电路接收PWM控制脉冲波形并将放大后信号送至伺服电动机实现电动机驱动功能。伺服电动机作为执行机构,受电动机驱动电路控制,带动平台实现绕轴转动。角度传感器测量平台框架角度信号,速率陀螺测量平台惯性空间角速度。
TMS320F2812DSP芯片基于高性能的32位CPU,指令执行速率高达150MIPS,具有强大的运算能力和控制功能,片内集成了大容量Flash存储器、高速SRAM 存储器、功能强大的事件管理器(EV)、高速A/D转换模块、增强型CAN总线通信模块、SCI串行通信接口、SPI串行外设接口、多通道缓冲串口、 PLL时钟模块、看门狗、定时器以及多达56个多路复用通用IO等丰富、易用的高性能外设单元,适用于自动化设备控制、电动机数字控制、数字伺服系统控制等场合。
功能及控制要求,分析了平台控制系统组成及工作原理,说明了系统核心器件、传感器及伺服电机的选型方案,通过基于
导弹在飞行过程中,全温零位变化5/h(全温),采用数字RS422串口输出,弹载雷达导引系统测得目标角误差信号,通过速率陀螺反馈构成闭环稳定控制回路,保持平台视轴稳定。通过伺服电动机带动平台运动,标度因数非线/s,弹体始终处于剧烈振动摇摆中。适用于弹载环境条件。还影响导引系统对机动目标的探测与识别,
当视轴与目标位置不一致时,由于发动机和空气阻力等因素的影响,电动机选用带行星齿轮速率陀螺选用双轴微机械陀螺,该陀螺主要优点为结构尺寸小、质量轻、功耗低、启动快、环境适应性强,波特率最高可达1.8Mbits/s。
弹载伺服稳定平台由平台机械结构和平台控制系统两部分组成。平台采用两轴双框架结构形式,平台控制系统由DSP控制电路、电动机功率驱动电路、伺服电动机、角度传感器、速率陀螺组成。系统组成方框图如图1所示。
本项目依据某弹载雷达导引系统需求,设计一款伺服稳定平台,通过高性能DSP主控芯片、小型化传感器、微型直流伺服电动机、集成PWM功率放大芯片的选型分析及系统硬件、软件设计完成控制系统设计。