基于单片机的两轴转台控制系统

StepPeng33

摘要:通过基于单片机的两轴转台控制系统设计，采用单片机编程,依据控制信号的变化情况设计了前馈补偿系
& Z3 q4 [/ P* S统，将PID复合校正控制算法应用于转台控制系统中，使转台具有更好的动、静态性能，更好地模拟飞行器的飞行
4 K8 [/ {7 W* _. g状态，仿真实验结果证实了其可行性。
关键词:转台;单片机; PID 复合校正;前馈补偿
# ?" u* x& ~( R( F3 @0 @/ k随着对飞行仿真器精度要求的不断提高，对转
台伺服控制系统的要求也越来越高，这就必然要求
其控制系统有更好的合理性和有效性，使转台具有
更好的动、静态性能。由于实际被控对象的稳态精
度和响应速度要求都很高，- -般的反馈校正方法通
+ P* D2 i+ G0 _$ j% z+ I! @) @: z常很难满足控制要求，通过对仿真结果进行比较分
析，证明采用前馈控制和反馈控制相结合的复合校
2 ~6 m! g, R/ G6 x4 B; G/ R, F正系统，成为提高转台性能的有效途径。
1控制 系统设计
1.1
" C9 {, f- q. k) k( ^9 V4 I控制系统构成
0 N' @+ W/ I. K! s转台两个轴控制系统结构和功能完全相同，控
6 m1 ]& `, V5 g- D制相互独立，即为两套相互独立的控制系统，其结

  V3 ?  Q; M& t& T* H# X" c5 G构如图1所示。系统采用了单片机控制下的脉冲宽
度调制器(PWM)，转台各轴分别由直流力矩电机
! n% D. v# _  I. a+ ?直接驱动。测角系统采用旋转变压器与圆感应同步
8 _3 t( R% d8 ]2 D" S6 _* c9 N器组成的双通道结构，与数字变换装置构成数字式
2 I+ N9 j+ Y- ]1 Z' k0 \9 I( ?  X角位置反馈回路，可以满足系统的精度和性能要
求。高灵敏度的直流测速机直接构成连续式速度控
制回路。每个轴的控制系统主要由控制器、数模转
换、前馈补偿系统、力矩电机、测速电机、测角系
; A* W0 ^& l1 q5 o8 B! Q6 D统等组成，接口电路包括数模转换、轴角位置转换
器等。采用AT89C51单片机作为该伺服系统的控制
/ ]( j/ c. q- ~0 y8 i9 e+ @7 Q器，能够保证系统快速性的实现，同时也能很好地
完成系统控制的形成、回路内的数据采集处理和监
  d; u$ ^: k2 x, v  w9 Y7 M控管理，使系统的动态性能与安全可靠性都得到充
分的保证。为了改善系统的快速性和稳定性，采用
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系统采用了单片机控制下的脉冲宽度调制器(PWM)，转台各轴分别由直流力矩电机直接驱动