基于加速度回路的天線隨動系統(tǒng)控制器設計
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系統(tǒng)選取Cyclone系列的EP1C6T144FPGA芯片來實現(xiàn)對DSP和ADS8364各個功能引腳邏輯的靈活控制。作為系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)采集的核心，選取TI公司的ADS8364芯片完成速率陀螺和電位計的信號采集工作。此外，為了保證信號的穩(wěn)定性，在A／D前端加入射頻電路芯片LM310。
系統(tǒng)采用PWM工作方式驅(qū)動直流力矩電機，由TMS320F2812產(chǎn)生PWM控制波形，然后由PWM功放MSK4201進行功率驅(qū)動，產(chǎn)生力矩電機所需要的驅(qū)動電流。MSK4201是一款完整的H橋電路，它可以用來驅(qū)動DC有刷電機或作為D類開關(guān)放大器，所有的高低驅(qū)動控制電路在內(nèi)部集成，用戶提供TTL兼容PWM信號，同時振幅和方向控制四象限模式，內(nèi)部驅(qū)動電路提供適當?shù)乃绤^(qū)時間來保護每個半橋，全N溝道場效應管意味著兩方面的阻力和交換能力效率的最佳模式。
同時，為了保證PWM驅(qū)動電路與DSP電路的之間的干擾減至最小，在系統(tǒng)設計中，采用光耦隔離芯片6N137將二者隔離。
系統(tǒng)與上位機的通信采取異步串行通信方式，RS 422接口芯片采用DS8921。同時采用SN74ALVTHl6245芯片避免回流，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
3．2 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
本系統(tǒng)采用數(shù)字PID控制算法，由TMS320F2812的事件管理器(EV)產(chǎn)生周期為0．1 ms的PWM波形信號，同時采用CPU定時器以1 ms的控制周期，控制驅(qū)動力矩電機實現(xiàn)天線轉(zhuǎn)動。系統(tǒng)首先對DSP內(nèi)部時鐘模塊、PIE模塊、SCI模塊、事件管理器等模塊進行初始化，之后啟動SCI模塊，通過指定的通信協(xié)議，等待接收上位機的命令。當上位機發(fā)出啟動伺服命令后，電機上電，控制天線保持零位電鎖狀態(tài)；當上位機發(fā)出搜索命令時，進入搜索回路子程序，天線從零點開始進行步進式搜索，當被動雷達天線發(fā)現(xiàn)到目標后，程序切換到跟蹤回路子程序，由雷達數(shù)字接收機給定實時誤差角信號，使天線進入目標跟蹤狀態(tài)。若目標丟失，則天線立即切換到搜索狀態(tài)重新進行目標搜索。天線隨動系統(tǒng)控制器的主流程圖如圖7所示。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/162203.htm
4 實驗結(jié)果分析
實驗以方位通道為例，對天線轉(zhuǎn)動過程中的電位計采樣數(shù)據(jù)整理分析如下，圖8為角加速度回路引入系統(tǒng)前后對比曲線，通過比較可知，二者均是天線由0°轉(zhuǎn)到20°的數(shù)據(jù)曲線，響應速度快、動態(tài)性能較好，沒有明顯的超調(diào)現(xiàn)象，總體輸出良好。但是圖8(a)表現(xiàn)出系統(tǒng)
存在一定的高頻振蕩，圖8(b)表現(xiàn)出系統(tǒng)在引入角加速度回路負反饋后，隨動系統(tǒng)的整體性能得到了很好的改善，抑制了尖峰干擾，數(shù)據(jù)輸出曲線更加平滑，系統(tǒng)性能更加可靠。
圖9為天線在-30°～+30°范圍內(nèi)搜索的數(shù)據(jù)曲線，搜索曲線平穩(wěn)連續(xù)，表明天線能夠較好地實現(xiàn)步進式搜索。
5 結(jié)論
通過理論分析和硬件驗證，所設計的基于加速度回路的天線隨動系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單等特點，引入角加速度回路后，可以很好地改善系統(tǒng)的跟蹤精度，同時能夠很好地抑制天線隨動系統(tǒng)普遍存在的震顫現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是一種高精度、弱耦合、抗目標丟失、快速平穩(wěn)、可實現(xiàn)比例導引的隨動系統(tǒng)。
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