高精度激光跟蹤裝置閉環(huán)控制電路設(shè)計(jì).pdf

1、激光跟蹤探測(cè)是集光學(xué)、激光、精密機(jī)械、運(yùn)動(dòng)控制及集成電子等多種技術(shù)為一體的綜合性技術(shù)，因其具有測(cè)量范圍廣、精度高、速度快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于大尺度工業(yè)測(cè)量及航空航天等領(lǐng)域。而高精度二維閉環(huán)伺服控制作為激光跟蹤探測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)，其跟蹤性能、閉環(huán)控制精度、穩(wěn)定性及響應(yīng)速度等性能指標(biāo)直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的探測(cè)精度。因此對(duì)此項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)的研究對(duì)激光跟蹤探測(cè)系統(tǒng)有著非常重要的意義。本課題針對(duì)以圓感應(yīng)同步器、直流力矩電機(jī)及二維旋轉(zhuǎn)支架構(gòu)成的

2、閉環(huán)伺服控制機(jī)構(gòu)的高精度閉環(huán)伺服控制進(jìn)行了研究，具體的研究?jī)?nèi)容如下。
　　首先，根據(jù)對(duì)圓感應(yīng)同步器原理及主要誤差因素的分析，設(shè)計(jì)了高精度的感應(yīng)同步器測(cè)角電路，電路中通過(guò)合理設(shè)計(jì)激磁信號(hào)源、電路濾波及電磁屏蔽，使得細(xì)分電路不僅具有很高的細(xì)分精度，同時(shí)穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。
　　其次，針對(duì)閉環(huán)控制電路響應(yīng)速度快、精度高、能夠精確獲取跟蹤偏差信號(hào)的要求，設(shè)計(jì)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(yīng)快的特點(diǎn)。
　　然后，在上述硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及調(diào)試，討論了PID控制算法的基本原理，推導(dǎo)了直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)調(diào)節(jié)器函數(shù)進(jìn)行了雙線性變換，得到控制的傳遞函數(shù)。
　　最后對(duì)圓感應(yīng)同步器測(cè)角電路的性能及整個(gè)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的響應(yīng)特性及位置閉環(huán)精度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：控制系統(tǒng)中兩軸的角分辨率分別達(dá)到了1.76角秒和0.88角秒，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)波動(dòng)量?jī)H為±1個(gè)脈沖，定位精度優(yōu)于±5.