發(fā)布時間：2020-03-25 20:20

【摘要】：傳統(tǒng)車載雷達機電式自動架設(shè)控制系統(tǒng)體積大、架構(gòu)復(fù)雜。為了實現(xiàn)撐腿電機和背架電機的小型化集成設(shè)計,在分析車載自動架設(shè)控制系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上,提出了提高驅(qū)動系統(tǒng)功率密度及控制驅(qū)動一體化的設(shè)計方法。為了進一步提高雷達架設(shè)控制系統(tǒng)的集成設(shè)計,采用了以數(shù)字信號處理器(DSP)為核心的控制板替代傳統(tǒng)可編程邏輯控制器(PLC)。給出了撐腿電機和背架電機驅(qū)動器的詳細設(shè)計及主控系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和接口設(shè)計。
【圖文】：

設(shè)系統(tǒng)的可靠性，簡化控制算法，驅(qū)動電機采用無刷直流電機，無刷直流電機驅(qū)動器套軸安裝在電機本體尾部。為了減小控制電路的電源壓力，無刷直流電機的控制電源采用２４ＶＤＣ輸入，驅(qū)動電源采用２２０ＶＡＣ整流后的３２０ＶＤＣ輸入。為了與傳統(tǒng)撐腿和撐桿匹配，無刷直流電機的額定速度為３０００ｒ／ｍｉｎ，并且輸出軸及法蘭接口相同。為了防止停機時，受重力作用電機反轉(zhuǎn)，電機尾部增加電磁制動器。電機按照短時工作制設(shè)計，重量僅為傳統(tǒng)伺服電機重量的１／３左右。無刷直流電機結(jié)構(gòu)示意圖如圖２所示。圖２無刷直流電機結(jié)構(gòu)示意圖３無刷直流電機驅(qū)動器無刷直流電機驅(qū)動器通過ＲＳ４８５串口接收主控制器發(fā)生的控制指令并驅(qū)動無刷電機正反運轉(zhuǎn)，同時把電機的轉(zhuǎn)速、電機狀態(tài)通過ＲＳ４８５串口反饋給主控制器。無刷直流電機驅(qū)動器擴展有２路２４Ｖ開關(guān)量輸入接口和１路制動器控制接口，這樣撐腿或撐桿的限位開關(guān)和制動器就可以就近接入到無刷直流電機驅(qū)動器上，簡化線纜布線，進一步，制動器的控制線直接通過內(nèi)部焊接在無刷直流電機驅(qū)動器上。電機轉(zhuǎn)子位置通過安裝在驅(qū)動印制板上的３個霍爾傳感器獲取，并且通過軟件差分計算出電機轉(zhuǎn)速。無刷直流電機驅(qū)動器的原理框圖如圖３所示。由于電機驅(qū)動器要集成在無刷直流電機尾部，這就必然要求電機驅(qū)動器體積孝集成度高。為了簡化系統(tǒng)架構(gòu)，ＤＳＰ芯片選用ＴＩ公司針對電機控制領(lǐng)域開發(fā)的ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２芯片，該芯片是３２ｂｉｔ定點處理器，主頻高達１５０ＭＨｚ，具有１４路ＰＷＭ、可編程死區(qū)、２路ＳＣＩ、１６路１２ｂｉｔＡＤＣ、６路脈沖捕獲、片上１２８Ｋ

圖３無刷直流電機驅(qū)動器的原理框圖０４５ＭＡ。該芯片的母線電壓為５００Ｖ，驅(qū)動電流為４Ａ，最大峰值電流為３５Ａ，而封裝尺寸僅為１２ｍｍ×１２ｍｍ。該芯片的外形圖如圖４所示，控制電路圖如圖５所示。（ａ）頂部（ｂ）底部圖４ＩＲＳＭ８３６－０４５ＭＡ外形圖圖５控制電路框圖通過控制電路可以看出，利用ＩＲＳＭ８３６－０４５ＭＡ搭建的無刷直流電機驅(qū)動電路外圍電路及其簡單，控制信號直接和ＴＴＬ或ＣＭＯＳ電平兼容。為了簡化上管驅(qū)動電路的設(shè)計，，上管驅(qū)動電源采用自舉電容供電，自舉電容的容量計算參見文獻［５］。為了盡可能減小功率驅(qū)動電路的熱耗，無刷直流電機驅(qū)動采用ＨＰＷＭ－ＬＯＮ控制方式［６］。同時，驅(qū)動芯片頂部涂導(dǎo)熱硅脂通過散熱鋁片與無刷直流電機殼體連接。以上兩項措施保證了無刷直流電機驅(qū)動器在雷達架設(shè)工作的幾分鐘內(nèi)不會因溫度過高而損害。４主控制器設(shè)計如圖１所示，主控制器用于接收鍵盤的指令，采集水平傳感器、俯仰編碼器和方位編碼器的數(shù)據(jù)，控制撐腿電機和背架撐桿電機運轉(zhuǎn)，并且把架設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)反饋給顯示屏進行顯示。此外，主控制電路還給轉(zhuǎn)臺方位驅(qū)動器發(fā)送控制指令、接收轉(zhuǎn)臺方位驅(qū)動器反饋的故障狀態(tài)。主控制器與水平傳感器的接口為ＲＳ４８５串口，與俯仰編碼器的接口、方位編碼器的接口為ＳＳＩ串口，與撐腿電機和背架撐桿電機的接口為ＲＳ４８５串口，與顯示屏的接口為地址和數(shù)據(jù)總線，與轉(zhuǎn)臺方位驅(qū)動器的接口為ＣＡＮ總線，與鍵盤的接口為外部８路ＩＯ口（４×４矩陣鍵盤）。此外，為了主控制器的通用型，還預(yù)留８路２４Ｖ開關(guān)量輸入

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2 杭q

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