一種船載光電穩定跟蹤伺服系統的設計與實(shí)現

電流調節器原理圖如圖4所示，其中-BId為電流負反饋電壓，Ui為電流給定電壓即穩定環(huán)路輸出電壓信號，Uc為電流調節器輸出即功率驅動(dòng)器的輸入信號。令Toi為電流濾波時(shí)間常數，根據運算放大器的電路原理，參數計算公式如下：

式(3)、(4)、(5)用于計算電流調節器具體參數。
2．4 DSP伺服控制器的設計與實(shí)現
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。系統外擴了512Kx16位SRAM，方便系統調試時(shí)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(shí)現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(guò)光耦與外部隔離，起到保護DSP內核的作用。DSP伺服控制器的方位、高低兩路輸出信號經(jīng)過(guò)D／A后分別作為電流調節器的電流給定電壓信號。

2．4．2 DSP伺服控制器穩定環(huán)路控制算法
穩定環(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(guò)數據處理與數字濾波后作為速率反饋數據與位置環(huán)路送出的速率數據給定數據進(jìn)行PID運算，其結果經(jīng)過(guò)D／A后作為電流環(huán)的電流給定電壓信號。穩定環(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，使系統對階躍響應達到臨界狀態(tài)，這時(shí)記下比例系數Kr，臨界震蕩周期為T(mén)r，根據Ziegler-Nivhols提供的經(jīng)驗公式，就可以由這兩個(gè)基準參數得到不同類(lèi)型控制器的參數，如表1所示。調試時(shí)，先采用臨界比例法得到初始參數，然后在此基礎上采用湊試法進(jìn)一步完善。