小型两轴光电转台控制系统设计与实现

摘要

为应对精确制导弹药的威胁，提高重要武器装备的战场生存能力，发展光电对抗转台成为一种必然趋势。本文以实际工程项目为背景，针对两轴光电转台控制系统技术特点和要求，采用了PID控制策略以及DSP作为主处理器，完成了控制系统的软硬件设计，系统测试的结果表明：该转台控制系统伺服性能完全满足技术要求，具有位置指向精度高，动态响应快的特点，达到了预期目标。
　　根据转台控制系统的总体实现方案，本文主要包括硬件和软件两大部分设计工作。硬件设计工作主要包括控制盒和数据采集板的硬件设计，完成了基于TMS320F28335和DRV8432的驱动控制板硬件设计，包括TMS320F28335核心模块和基于DRV8432的驱动电路设计，本文还简要介绍了转台控制系统的组成、用途、基本工作原理和工作过程，并对系统的主控芯片、电机、驱动芯片、旋转变压器和RDC模块等关键元器件选型进行了详细的说明。软件设计工作主要包括控制系统软件总体架构设计、驱动控制板和数据采集板的软件设计，根据系统功能编写了各个功能模块的程序，对每个功能模块的设计进行了详细的阐述，实现了对转台的位置控制。
　　本文针对该控制系统使用的直流力矩电机的特点，建立了控制对象的数学模型，采用速度环和位置环双环控制的思路设计控制器，对设计的控制器进行了Simulink仿真分析，其仿真结果表明：控制系统位置指向精度和动态性能均能满足设计要求。
　　除此之外本文还进行了转台特性和控制系统伺服性能测试，通过死区电压和电压脉冲信号两种方式测试了转台的时域特性，通过chirp信号测试了转台的频域特性；最后完成了系统的伺服性能测试，得出的结果表明，本文采用的总体方案优化合理，软硬件设计正确可行，转台控制系统性能达到了技术指标的要求，该控制系统具有一定的通用性和实用性。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3本选题研究的主要内容及内容安排

第二章 转台控制系统总体方案设计

2.1 引言

2.2 系统主要技术指标

2.3 系统组成与用途

2.4 控制系统工作原理

2.5 控制系统工作过程

2.6 控制系统关键元器件的选型

2.7 本章小结

第三章 转台控制系统数学模型的建立及仿真

3.1 引言

3.2 控制对象数学模型

3.3 控制器设计

3.4 控制系统仿真分析

3.5 本章小结

第四章 转台控制系统硬件设计

4.1 引言

4.2 控制系统硬件总体架构

4.3 驱动控制板电路设计

4.4 数据采集板电路设计

4.5 本章小结

第五章 转台控制系统软件设计

5.1 引言

5.2 软件架构

5.3 驱动控制板软件设计

5.4 数据采集板软件设计

5.5 本章小结

第六章 转台特性和伺服性能测试

6.1 引言

6.2 转台特性测试

6.3 转台伺服性能测试

6.4 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果