基于加速度回路的天線隨動(dòng)系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)
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系統(tǒng)選取Cyclone系列的EP1C6T144FPGA芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)DSP和ADS8364各個(gè)功能引腳邏輯的靈活控制。作為系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集的核心，選取TI公司的ADS8364芯片完成速率陀螺和電位計(jì)的信號(hào)采集工作。此外，為了保證信號(hào)的穩(wěn)定性，在A／D前端加入射頻電路芯片LM310。
系統(tǒng)采用PWM工作方式驅(qū)動(dòng)直流力矩電機(jī)，由TMS320F2812產(chǎn)生PWM控制波形，然后由PWM功放MSK4201進(jìn)行功率驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生力矩電機(jī)所需要的驅(qū)動(dòng)電流。MSK4201是一款完整的H橋電路，它可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)DC有刷電機(jī)或作為D類開(kāi)關(guān)放大器，所有的高低驅(qū)動(dòng)控制電路在內(nèi)部集成，用戶提供TTL兼容PWM信號(hào)，同時(shí)振幅和方向控制四象限模式，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路提供適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)時(shí)間來(lái)保護(hù)每個(gè)半橋，全N溝道場(chǎng)效應(yīng)管意味著兩方面的阻力和交換能力效率的最佳模式。
同時(shí)，為了保證PWM驅(qū)動(dòng)電路與DSP電路的之間的干擾減至最小，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用光耦隔離芯片6N137將二者隔離。
系統(tǒng)與上位機(jī)的通信采取異步串行通信方式，RS 422接口芯片采用DS8921。同時(shí)采用SN74ALVTHl6245芯片避免回流，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
3．2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)采用數(shù)字PID控制算法，由TMS320F2812的事件管理器(EV)產(chǎn)生周期為0．1 ms的PWM波形信號(hào)，同時(shí)采用CPU定時(shí)器以1 ms的控制周期，控制驅(qū)動(dòng)力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)天線轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)首先對(duì)DSP內(nèi)部時(shí)鐘模塊、PIE模塊、SCI模塊、事件管理器等模塊進(jìn)行初始化，之后啟動(dòng)SCI模塊，通過(guò)指定的通信協(xié)議，等待接收上位機(jī)的命令。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出啟動(dòng)伺服命令后，電機(jī)上電，控制天線保持零位電鎖狀態(tài)；當(dāng)上位機(jī)發(fā)出搜索命令時(shí)，進(jìn)入搜索回路子程序，天線從零點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行步進(jìn)式搜索，當(dāng)被動(dòng)雷達(dá)天線發(fā)現(xiàn)到目標(biāo)后，程序切換到跟蹤回路子程序，由雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)給定實(shí)時(shí)誤差角信號(hào)，使天線進(jìn)入目標(biāo)跟蹤狀態(tài)。若目標(biāo)丟失，則天線立即切換到搜索狀態(tài)重新進(jìn)行目標(biāo)搜索。天線隨動(dòng)系統(tǒng)控制器的主流程圖如圖7所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162203.htm
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)以方位通道為例，對(duì)天線轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的電位計(jì)采樣數(shù)據(jù)整理分析如下，圖8為角加速度回路引入系統(tǒng)前后對(duì)比曲線，通過(guò)比較可知，二者均是天線由0°轉(zhuǎn)到20°的數(shù)據(jù)曲線，響應(yīng)速度快、動(dòng)態(tài)性能較好，沒(méi)有明顯的超調(diào)現(xiàn)象，總體輸出良好。但是圖8(a)表現(xiàn)出系統(tǒng)
存在一定的高頻振蕩，圖8(b)表現(xiàn)出系統(tǒng)在引入角加速度回路負(fù)反饋后，隨動(dòng)系統(tǒng)的整體性能得到了很好的改善，抑制了尖峰干擾，數(shù)據(jù)輸出曲線更加平滑，系統(tǒng)性能更加可靠。
圖9為天線在-30°～+30°范圍內(nèi)搜索的數(shù)據(jù)曲線，搜索曲線平穩(wěn)連續(xù)，表明天線能夠較好地實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式搜索。
5 結(jié)論
通過(guò)理論分析和硬件驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)的基于加速度回路的天線隨動(dòng)系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，引入角加速度回路后，可以很好地改善系統(tǒng)的跟蹤精度，同時(shí)能夠很好地抑制天線隨動(dòng)系統(tǒng)普遍存在的震顫現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是一種高精度、弱耦合、抗目標(biāo)丟失、快速平穩(wěn)、可實(shí)現(xiàn)比例導(dǎo)引的隨動(dòng)系統(tǒng)。
評(píng)論