基于伺服電機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制器的目標(biāo)仿真實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)

　　上位機(jī)軟件

　　上位機(jī)軟件的組成如圖4所示。

　　初始化模塊：實(shí)現(xiàn)零位標(biāo)定等功能。

　　軌跡和參數(shù)設(shè)定模塊：根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)功能和軌跡，提供了相應(yīng)的參數(shù)設(shè)定界面，其中包括參數(shù)合理性判別、缺省值提供等輔助功能。

　　運(yùn)動(dòng)信息實(shí)時(shí)顯示模塊：通過(guò)與DMC5400實(shí)時(shí)通訊，動(dòng)態(tài)采集負(fù)載位置和速度等運(yùn)動(dòng)信息。然后，借助CB開(kāi)發(fā)的帶有二維坐標(biāo)系的顯示界面，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示負(fù)載運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)動(dòng)態(tài)顯示左右兩個(gè)軟硬限位狀態(tài)。另外，在界面的右下角還實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示負(fù)載的位置和速度數(shù)據(jù)。

　　故障診斷模塊：內(nèi)嵌于各功能模塊中，如設(shè)定值合理性判別、鍵盤(pán)操作功能保護(hù)、界面功能按鈕的連鎖、電機(jī)限速保護(hù)、位置超速保護(hù)等。

　　通訊模塊：利用DMC5400提供的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)編制，實(shí)現(xiàn)上位PC機(jī)和下位DMC5400之間的通訊。它內(nèi)嵌于各功能模塊中，囊括了同DMC5400通訊的所有方式，而且將其主要的函數(shù)進(jìn)行分類(lèi)、封裝。所編制的通訊程序?qū)崿F(xiàn)了運(yùn)動(dòng)軌跡程序及設(shè)定參數(shù)的下載、上位PC機(jī)對(duì)DMC5400的指令傳輸及DMC5400對(duì)PC機(jī)的狀態(tài)反饋等通訊功能。

　　下位機(jī)軟件

　　控制下位機(jī)是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的直接控制級(jí)，構(gòu)成可控?cái)U(kuò)束和可控衰減兩個(gè)獨(dú)立的伺服控制回路。其功能包括：實(shí)現(xiàn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制;采用相應(yīng)的控制算法，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行位置、速度進(jìn)行控制;將檢測(cè)到的系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)通過(guò)PCI總線傳給上位機(jī)。DMC5400的運(yùn)動(dòng)控制功能十分豐富，可以滿足絕大多數(shù)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求[3]。

　　DMC5400運(yùn)動(dòng)控制卡提供基于Windows 95 /98/Me/NT/2000/XP下32位DLL驅(qū)動(dòng)編程。其具體的編程語(yǔ)言可為VB、VC、C++Builder中的任何一種。在運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)中所使用到的函數(shù)主要有如下幾種：控制卡及軸設(shè)置函數(shù)，獨(dú)立運(yùn)動(dòng)和插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)函數(shù)，制動(dòng)函數(shù)，位置和狀態(tài)的設(shè)置及查詢(xún)函數(shù)，I/O口操作函數(shù)，錯(cuò)誤代碼函數(shù)。其函數(shù)返回值為0(函數(shù)執(zhí)行正確)或-1(函數(shù)執(zhí)行錯(cuò)誤)。其控制系統(tǒng)的流程圖如圖5所示。

仿真結(jié)果分析

　　圖6~11為半實(shí)物仿真試驗(yàn)與數(shù)學(xué)仿真試驗(yàn)激光制導(dǎo)炸彈空間三維坐標(biāo)變化曲線，可見(jiàn)兩種仿真模式下試驗(yàn)曲線吻合良好。由于在整個(gè)彈道曲線中差別表現(xiàn)不明顯，因此給出了各坐標(biāo)相應(yīng)的彈道末端局部顯示曲線。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)學(xué)仿真的仿真解算穩(wěn)定，結(jié)果精度良好;同時(shí)，在相同投彈條件下，半實(shí)物仿真與數(shù)學(xué)仿真試驗(yàn)過(guò)程相關(guān)性比較好，仿真精度非常高，由此反映出目標(biāo)仿真系統(tǒng)帶入全系統(tǒng)的誤差極小(目標(biāo)系統(tǒng)誤差占全系統(tǒng)誤差的90%)，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了光斑大小和能量的實(shí)時(shí)控制。