紅外導(dǎo)引頭是肩扛式反坦克導(dǎo)彈的重要分系統(tǒng),其主要作用是通過瞄準(zhǔn)具人工操作瞄準(zhǔn)線運(yùn)動(dòng),鎖定目標(biāo)并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。本文采用了速率陀螺穩(wěn)定平臺(tái)式隨動(dòng)系統(tǒng),俯仰+偏航的雙框架式結(jié)構(gòu)。通過裝在框架內(nèi)的速率陀螺和角位置傳感器分別提供速度和位置信號(hào),利用DSP和FPGA構(gòu)建隨動(dòng)控制電路,采用電流、速度和位置三環(huán)串級(jí)閉環(huán)PID設(shè)計(jì)控制框架電機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)掃描和跟蹤。此方案快速跟蹤能力強(qiáng)、跟蹤精度高、抗干擾性強(qiáng)、易實(shí)現(xiàn)大范圍掃描。 

【文章來源】：激光與紅外. 2020,50(12)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

伺服穩(wěn)定平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)圖

為實(shí)現(xiàn)上述功能本設(shè)計(jì)采用DSP和FPGA構(gòu)建平臺(tái)控制電路,以FPGA作為接口,DSP作為控制核心。伺服穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)電路框圖如圖2所示,FPGA讀取MEMS陀螺儀的角速率數(shù)據(jù)、絕對(duì)位置編碼器的角度數(shù)據(jù)以及圖像處理后的坐標(biāo)數(shù)據(jù);伺服DSP讀取電機(jī)電流的采集數(shù)據(jù),和FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)交互獲得控制數(shù)據(jù),完成電機(jī)控制算法輸出電機(jī)控制PWM信號(hào),經(jīng)由光耦隔離輸出給MOSFET功率驅(qū)動(dòng)電路,從而控制電機(jī)帶動(dòng)框架運(yùn)動(dòng)[2-3]。在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上,可以得出伺服穩(wěn)定平臺(tái)相應(yīng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括預(yù)定精度、穩(wěn)定精度、跟蹤精度、最大跟蹤速度等。而穩(wěn)定精度和跟蹤精度是所有動(dòng)載體光電成像系統(tǒng)共同關(guān)注的重要問題,也是設(shè)計(jì)難點(diǎn)[4]。

隨著現(xiàn)代高性能武器系統(tǒng)的發(fā)展,對(duì)導(dǎo)引頭伺服穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)的控制技術(shù)及控制精度有更高的要求,傳統(tǒng)的單環(huán)或者雙環(huán)控制已經(jīng)不能滿足性能需求。本設(shè)計(jì)主要采用了以電流環(huán)和速度環(huán)為內(nèi)環(huán),位置環(huán)為外環(huán)的三環(huán)串級(jí)PID控制算法,該算法可以對(duì)系統(tǒng)的環(huán)路從內(nèi)到外進(jìn)行逐步設(shè)計(jì),通過提高某環(huán)路的帶寬,可迅速抑制環(huán)路內(nèi)的干擾,每個(gè)部分的設(shè)計(jì)都有明確的目標(biāo),在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)可以提高效率,其工作原理框圖如圖3所示。導(dǎo)引頭工作于跟蹤狀態(tài)時(shí),伺服系統(tǒng)通過電流采集和陀螺反饋閉合穩(wěn)定回路,隔離載體擾動(dòng);通過圖像跟蹤器閉合跟蹤回路,使光軸精確跟蹤視軸的運(yùn)動(dòng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]動(dòng)載體光電穩(wěn)定平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 路新,閆雯雯,任健男.  電視技術(shù). 2017(06)
[2]基于輕量化的艦載雷達(dá)穩(wěn)定平臺(tái)的設(shè)計(jì)與特性分析研究[J]. 薛珊,孟憲宇,趙運(yùn)來,賈冰,呂瓊瑩.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2016(10)
[3]MEMS陀螺儀的一種實(shí)用標(biāo)定法[J]. 宋麗君,秦永元.  壓電與聲光. 2010(03)
[4]圖像導(dǎo)引頭伺服穩(wěn)定平臺(tái)控制器的數(shù)字化分析[J]. 鄧志平,張永科,彭曉樂.  紅外與激光工程. 2007(S2)

博士論文
[1]機(jī)載光電平臺(tái)伺服系統(tǒng)穩(wěn)定與跟蹤控制技術(shù)的研究[D]. 謝瑞宏.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2017



本文編號(hào)：3256514