激光跟踪伺服控制系统研究

摘要

激光武器是一种快速的、高精度的指向性武器，它是通过引导激光来摧毁目标的。因此，如何快速地、精确地控制激光光束的方向是一个重要研究课题。
　　论文根据对激光跟踪系统整体性能的分析，确定了伺服控制部分的设计方案，完成了激光跟踪伺服控制板的设计，并对跟踪控制算法进行了研究。
　　本文的主要工作可概括为以下几个方面:
　　1、对激光武器的背景、意义及发展现状进行了介绍。分析了激光跟踪系统整体的实施方案，并确定了激光跟踪系统伺服控制的组成部分。分析了光斑重心在像面上的坐标到激光扫描振镜中运动转角间的转换关系，在理论上建立了像面坐标与振镜运动转角间的变换关系。
　　2、根据设计方案确定了以DSP芯片TMS320F2812为核心处理器、以激光扫描振镜JD2204为执行机构。根据功能需求扩展了外部设备，设计了激光跟踪伺服控制板的硬件电路。在DSP的软件开发平台CCS上构建了软件流程的整体框架，完成了坐标转换算法及振镜运动控制算法。
　　3、搭建了激光跟踪实验系统，对激光跟踪伺服控制板、激光扫描振镜闭环控制部分及激光跟踪整体系统进行了测试。测试结果表明，设计的激光跟踪伺服控制板及闭环控制部分输出信号正常，可实现坐标转换和运动协议转换功能。在对整体激光跟踪效果的测试中，取得了良好的表现，转动角度的控制精度在20″。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 激光跟踪技术的国内外现状

1．3 课题来源及研究内容

1．4 本章小结

第2章 激光跟踪伺服控制关键技术

2．1 激光跟踪系统方案比较

2．2 激光跟踪系统的组成

2．2．1 视频跟踪系统

2．2．2 激光跟踪伺服控制系统

2．2．3 伺服控制系统中的关键部件

2．3 像面坐标到振镜转角转换方法

2．3．1 地平式两轴激光跟踪系统角度变换原理

2．3．2 激光跟踪系统角度转换方法

2．4 本章小结

第3章 激光跟踪伺服控制系统硬件设计

3．1 激光跟踪伺服控制系统整体硬件功能要求

3．2 伺服控制板硬件设计方案选择

3．3 伺服控制板硬件设计

3．3．1 核心处理器

3．3．2 DSP最小系统设计

3．3．3 串口及差分电路设计

3．3．4 伺服振镜及伺服电机结构

3．3．5 伺服电机模数转换板及驱动板

3．4 本章小结

第4章 伺服控制系统软件设计

4．1 软件设计的意义

4．2 软件设计流程

4．2．1 DSP软件开发环境及开发流程

4．2．2 软件框架结构的建立

4．3 伺服控制系统软件设计

4．3．1 软件系统初始化

4．3．2 中断接收及坐标转换

4．3．3 运动控制转换协议

4．4 本章小节

第5章 跟踪系统测试及分析

5．1 振镜控制板功能测试实验

5．1．1 嵌入式系统发送数据格式

5．1．2 协议转换后的控制信号测试

5．1．3 伺服控制闭环测试及参数整定

5．1．4 伺服控制板功能测试

5．2 跟踪情况测试及精度分析

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 进一步工作方向

致谢

参考文献

个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果