基于DSP惯导测试转台伺服系统的研究.rar

惯导测试转台作为航空航天领域中进行模拟、仿真、测试的关键设备，在飞行器的研制过程中起到重要作用。它可以真实地模拟飞行器在空中的各种飞行姿态，再现其运行时的动力学特征，从而对飞行器的制导系统、控制系统及其相应器件的性能进行模拟测试，获得试验数据，检验被测系统或部件是否达到飞行器总体设计的性能指标。惯导测试转台性能的优劣直接关系到仿真试验的可靠性和可信度，是保证航空航天型号产品和武器系统的精度和性能的基础。 本文是以某型三轴惯导测试转台为研制背景，对其伺服控制系统的设计与实现进行研究。该研究工作对于提高转台伺服系统的频响和动态伺服精度，进而提高惯性导航测试系统的动态响应具有实用工程价值。 本文所取得的主要成果如下： 根据惯导测试转台电气系统的性能指标要求，采用光电编码器作为角位置传感器，以无刷直流电机作为伺服系统的伺服电机；采用电流环、速率环、位置环三闭环的控制策略并以基于TMS320F240DSP芯片设计了全数字PID控制算法代替了该型号转台原来的模拟控制算法，实现了转台测试系统的高频响、超低速、宽调速和高精度。 在控制器硬件电路的设计上，文中阐述了逆变器、触发信号的产生、隔离驱动等电路的工作原理，设计了以MSP430F123单片机为核心的控制保护电路，解决了由于电磁干扰引起的系统误操作问题，避免了由于功率控制器件延时造成的器件烧毁等不必要的损失，从而保障了伺服控制系统的可靠性、快速性和实时性。 在系统软件设计中，充分利用了C语言的便利性和汇编语言的灵活性，采用混合编程的方法，使其具有良好的可读性和高效性。考虑到软件的可测性和可移植性，并按照模块化设计思想，构建了整个系统的软件以满足速率伺服、位置伺服要求的基于全数字三闭环控制策略的应用软件系统。其中，电流环采用积分分离PI控制算法，速度环采用不完全微分的PID控制算法，而位置环采用模糊自整定PID控制算法。在对电流采样信号的降噪处理上提出了小波变换的方法，有效削弱了采样信号噪声。 课题在TI公司的C2000CodeComposerStudio集成开发环境下完成了系统的软件调试，在MATLAB仿真环境下建立了电流环、速率环、位置环的仿真模型。整个系统控制方案经过仿真及初步实验后结果表明：采用全数字PID控制算法实现转台的高精度动、静态指标相对于采用模拟的PID控制算法，具有调试简单、可操作性强、可靠性高等优点。通过对内框轴现场调试，结果证明了该系统硬件和软件设计合理、可行，并且具有较强的鲁棒性和较好的动、静态性能。

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