一種船載光電穩(wěn)定跟蹤伺服系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
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無刷直流力矩電機的電流采樣由功率驅動器中的霍爾電流傳感器完成，邏輯組合電路對三路電流采樣信號進行邏輯組合，輸出與電機電樞電流成正比的電流信號，此信號作為電流環(huán)路的電流反饋信號。令無刷直流力矩電機位置傳感器的轉子位置信號分別為Sa、Sb和Sc，無刷電機三相繞組上的電流傳感器的輸出信號分別為ia、ib和ic，則電機的工作電流Id與三相繞組位置信號的邏輯運算關系如下：
2．3 電流調(diào)節(jié)器的設計與實現(xiàn)
由于電流環(huán)超調(diào)量越小越好，電流調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器，把電流環(huán)校正成I型系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：
式中Ki為電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，τi為電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/159287.htm
電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖4所示，其中-BId為電流負反饋電壓，Ui為電流給定電壓即穩(wěn)定環(huán)路輸出電壓信號，Uc為電流調(diào)節(jié)器輸出即功率驅動器的輸入信號。令Toi為電流濾波時間常數(shù)，根據(jù)運算放大器的電路原理，參數(shù)計算公式如下：
式(3)、(4)、(5)用于計算電流調(diào)節(jié)器具體參數(shù)。
2．4 DSP伺服控制器的設計與實現(xiàn)
2．4．1 DSP伺服控制器的硬件設計
DSP伺服控制器硬件電路主要由主控芯片TMS320F28335、DSP外圍電路、D／A轉換電路、故障檢測電路、MAX3491電平轉換電路、安全保護電路等構成，其組成框圖如圖5所示。系統(tǒng)外擴了512Kx16位SRAM，方便系統(tǒng)調(diào)試時的外部仿真；利用DSP芯片自帶的3路SCI，經(jīng)接口芯片MAX 3491電平轉換后，將TTL電平信號轉換為RS422電平信號，實現(xiàn)DSP伺服控制器與光纖速率陀螺及上位機的通信，所有輸入輸出的I／O信號均通過光耦與外部隔離，起到保護DSP內(nèi)核的作用。DSP伺服控制器的方位、高低兩路輸出信號經(jīng)過D／A后分別作為電流調(diào)節(jié)器的電流給定電壓信號。
2．4．2 DSP伺服控制器穩(wěn)定環(huán)路控制算法
穩(wěn)定環(huán)路為電流環(huán)外環(huán)，DSP伺服控制器采集光纖速率陀螺速率反饋信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理與數(shù)字濾波后作為速率反饋數(shù)據(jù)與位置環(huán)路送出的速率數(shù)據(jù)給定數(shù)據(jù)進行PID運算，其結果經(jīng)過D／A后作為電流環(huán)的電流給定電壓信號。穩(wěn)定環(huán)路控制算法采用臨界比例法，臨界比例法是一種經(jīng)驗方法，這種方法首先將控制器選為純比例控制器，并改成閉環(huán)，改變比例系數(shù)，使系統(tǒng)對階躍響應達到臨界狀態(tài)，這時記下比例系數(shù)Kr，臨界震蕩周期為Tr，根據(jù)Ziegler-Nivhols提供的經(jīng)驗公式，就可以由這兩個基準參數(shù)得到不同類型控制器的參數(shù)，如表1所示。調(diào)試時，先采用臨界比例法得到初始參數(shù)，然后在此基礎上采用湊試法進一步完善。
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