高精度激光跟蹤裝置閉環(huán)控制電路設計.pdf

1、激光跟蹤探測是集光學、激光、精密機械、運動控制及集成電子等多種技術為一體的綜合性技術，因其具有測量范圍廣、精度高、速度快、非接觸等優(yōu)點已被廣泛應用于大尺度工業(yè)測量及航空航天等領域。而高精度二維閉環(huán)伺服控制作為激光跟蹤探測中的關鍵技術，其跟蹤性能、閉環(huán)控制精度、穩(wěn)定性及響應速度等性能指標直接影響著整個系統(tǒng)的探測精度。因此對此項關鍵共性技術的研究對激光跟蹤探測系統(tǒng)有著非常重要的意義。本課題針對以圓感應同步器、直流力矩電機及二維旋轉支架構成的

2、閉環(huán)伺服控制機構的高精度閉環(huán)伺服控制進行了研究，具體的研究內容如下。
　　首先，根據對圓感應同步器原理及主要誤差因素的分析，設計了高精度的感應同步器測角電路，電路中通過合理設計激磁信號源、電路濾波及電磁屏蔽，使得細分電路不僅具有很高的細分精度，同時穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。
　　其次，針對閉環(huán)控制電路響應速度快、精度高、能夠精確獲取跟蹤偏差信號的要求，設計了基于DSP與FPGA的高精度位置伺服系統(tǒng)硬件電路，該電路具有控制靈活、

3、性能可靠、響應快的特點。
　　然后，在上述硬件平臺的基礎上，對閉環(huán)伺服系統(tǒng)的軟件進行了設計及調試，討論了PID控制算法的基本原理，推導了直流電機的數(shù)學模型，并對調節(jié)器函數(shù)進行了雙線性變換，得到控制的傳遞函數(shù)。
　　最后對圓感應同步器測角電路的性能及整個閉環(huán)伺服系統(tǒng)的響應特性及位置閉環(huán)精度進行了實驗測試。實驗結果表明：控制系統(tǒng)中兩軸的角分辨率分別達到了1.76角秒和0.88角秒，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)波動量僅為±1個脈沖，定位精度優(yōu)于±5.