51單片機和CPLD的望遠鏡伺服控制器設計
式中,Tm是機械時間常數(shù),K是增益。因此可以選擇
式中,λ是濾波器參數(shù)。如圖5所示,點畫線內(nèi)的部分可等效為反饋控制器:
4 實驗結(jié)果 結(jié)語
當模型匹配時,存在
式中,ek為第k步時刻速度誤差,Ts為采樣周期,μ(k)為當前控制量輸出。
采用基于高速單片機C8051F120和CPLDEPM570T100設計的伺服控制器硬件平臺,實現(xiàn)大型望遠鏡轉(zhuǎn)臺的速度控制,驅(qū)動功率級采用H橋雙極性功率放大器,反饋采用直徑為413 mm的圓光柵,柵道64800,細分1000,分辨率為0.02"/s,采樣周期1 ms,控制回路計算時間測得為120μs,包含圓光柵數(shù)據(jù)讀取時間。望遠鏡的一轉(zhuǎn)臺的速度傳遞函數(shù)為:
利用板上的通信口發(fā)送實際的速度值(波特率115200bps,1ms發(fā)送1次),由上位計算機記錄數(shù)據(jù),測得的速度響應曲線如圖6所示。起始階段電機以20"/s的低速度運行,中間升至1800"/s,最后達到3600"/s,可見每個階段的速度都非常平穩(wěn)。在實際數(shù)據(jù)處理時,需要對零
位信號時刻的圓光柵數(shù)據(jù)進行處理,因該光柵有零位信號輸出,計算速度時要進行合理的辨別方向和大小分析處理
本文采用高速單片機和CPLD組成望遠鏡伺服控制器,實現(xiàn)了圓光柵四倍頻細分電路、計數(shù)模塊以及電機PWM驅(qū)動控制信號產(chǎn)生,并用單片機實現(xiàn)了內(nèi)??刂扑惴?、LCD顯示和數(shù)據(jù)通信等功能。最終通過實驗驗證了該系統(tǒng)的可行性。
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