基于数字伺服控制器的机载吊舱陀螺稳定平台设计

2．2．3 吊舱运动信号处理电路

吊舱系统除了要实现基本的陀螺稳定功能外，还必须具备巡航、跟踪等功能。因此，整个吊舱系统还有转动信号、漂移信号的处理电路。这两个信号是通过控制面板(HCU)上相应的开关按钮来控制。图4为吊舱运动信号处理电路原理图。



2．3 系统软件设计

Elmo Whistle数字化智能驱动器的软件结构总体可分为2大部分：1)驱动器本身的程序，这个包括引导程序，固件和个性化的设置。这些程序可以通过官方网站下载，然后根据特定的驱动器型号进行烧录；2)用户自己的程序，以实现用户自行设计的功能。

在本系统软件设计中，主要完成陀螺稳定的功能。通过采集Elmo Whistle控制器的模拟输入口由光纤陀螺反馈回来的电压信号AN[1]，在程序设定相应的跟随比例AG[2]，实现相应的陀螺稳定功能。这里的关键是参数AG[2]的确定。这个参数首先有一个估算的过程，估算完成后，可以在稍后的调试环节中进行微调，最终实现精准的陀螺稳定功能。参数AG[2]可以按以下方法估算：

1)在Smart Terminal界面中，将输入AN[1]设定为1 V，测量此时吊舱的转速，设为N，并在Smart Terminal界面中查看电机的转速为S1，单位为count／s；

2)光纤陀螺最大感应输出电压为2．5 V，此时对应吊舱的速度应为M，M的值在吊舱设计时已经设定，为60(°)／s；此时电机的转速为S2，则S2的值为：S2=(60／N)xS1；

3)比例因子AG[2]=S2／2.5；

Elmo Whistle内部有可调用函数，通过相应的设置语句，控制器就可以根据判断6个数字输入口的状态，执行相应的内部函数。在本系统中，体现为LOCK信号功能、限位信号功能以及指示输出等。图5为陀螺稳定系统的部分软件流程图。



为了真正实现机载吊舱的数字化，在实现以上功能之外，本系统还就指令控制吊舱运动做了相应的尝试。在原有的软件模块中，通过判断输入口3的状态．增加了一个串口通信模块。如果检测到控制器数字输入口3为低电平，则触发串口通信模块子程序，向控制器发送控制状态字，实现指令控制吊舱功能。当然，这个功能也可以通过PC机向控制器发送相应的指令实现。

3 结束语

配合Elmo公司的Studio界面和Recorder软件，可以分析机载吊舱陀螺稳定平台是否达到技术指标要求，并且在有必要的时候修改系统硬件电路设计和程序中的参数，以达到预期的目标。

本系统最终设计出的机载吊舱陀螺稳定平台，应用于目前的吊舱系统中，吊舱的稳定性能达到50μrad，俯仰转动角度为-120°～+15°，方位转动角度为360°连续，最大转动速度为60(°)／s最大转动加速度200(°)／S2，功耗小于240 W。

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