跟踪伺服控制系统硬件设计

跟踪伺服控制系统硬件设计1系统功能及原理11系统功能跟踪伺服系统是光电经纬仪上主要分系统之一。它主要完成跟踪架的驱动，根据指令信息驱动跟踪架方位、俯仰两个方向的转动,实现对空中运动目标实时跟踪,以便实现测量系统对目标进行测量之目的12系统原理光电经纬仪跟踪伺服系统是由速度内环与位置外环构成的双闭环控制系统其硬件组成框图如图一所示指令信息图一硬件构成框图跟踪伺服系统基本工作方式有三种数学引导随动跟踪、电视自动跟踪和单杆半自动跟踪。分述如下121数学引导随动跟踪数学引导随动跟踪是跟踪伺服系统接收外来的目标速度、位置引导信息，驱动跟踪架跟踪目标的一种工作方式。其原理结构图如图二所示I图二数引随动跟踪结构框图122电视自动跟踪，电视自动跟踪是跟踪伺服系统根据电视系统测得的电视脱靶量，驱动跟踪架跟踪目标的一种工作方式。其原理结构图如图三所示PWM发生器控制计算机功率放大器力矩电机跟踪架接口编码器接口速度顺馈位置调节器速度调节器PWMM功放电机跟踪架测速编码器图三电视自动跟踪结构框图123单杆半自动跟踪单杆半自动跟踪是速度回路闭合，位置回路通过人眼闭合的一种跟踪目标的工作方式。其原理结构图如图四所示图四单杆半自动跟踪结构框图2系统的组成跟踪伺服系统的硬件（不包括力矩电机、编码器，功率放大器另述，主要指控制计算机及相关部分）主要有PC104主机板、A/D接口卡、串行接口卡、并行接口与PWM发生器卡和信号处理卡及底板。21主机板主机板采用DIGITALLOGICAG公司MICROSPACE系列PC104产品中的MSM586SEV,其主要技术特性如下CPU采用AMDELAN520133MHZ70NSSDRAM最大128MBYTES定时器，DMA，实时时钟串口COM1COM2COM3COM4并口LPT1喇叭接口AT或PS/2键盘接口，PS/2鼠标接口软驱接口，EIDE硬盘接口VGA/LCD视频接口PC104嵌入式总线单一5V供电LANETHERNETWATCHDOGDOC2000FLASHSSD工作温度40C85C其结构框图见图五图五MSM586SEV结构框图电视调节器速度调节器PWMM功放电机跟踪架测速编码器单杆调节器速度调节器PWMM功放电机跟踪架测速编码器单杆22A/D转化卡A/D转化卡采用DIAMONDSYSTEMS公司生产的DMMXTPC104卡。其主要技术特性如下16路单端或8路差分输入；12位分辨率；输入模拟量范围10V可调两路模拟输出，12位分辩率，输出电压范围05V可调8位数字输入，8位数字输出100KHZ采样频率16位通用计数器/定时器工作温度DMMXT4085其结构如图六所示。其接插头J3为50点，定义如下图六DMMXT结构框图23串行接口卡串行接口卡采用DIAMONDSYSTEMS公司生产的EMMXTPC104卡，其主要技术特性如下4串行口，每口带16字节FIFOS二口可配置成RS232/RS422/RS485，两口为固定RS232通讯速率标准可达1152KBPS,最高可达4608KBPS16I/O地址和10中断等级可选单一5V供电工作温度范围可达4085C其结构图如图七所示，接插头为J3J4，20点两个，定义如下图七EMMXTPC104卡结构框图24并行接口及PWM产生卡并行接口卡采用DIAMONDSYSTEMS公司生产的OMMXTPC104卡其主要技术特性如下3个16位计数器/定时器，三级中断，板上晶振4MHZ，最大输入频率10MHZ，48路I/O，可编程控制方向所有I/O信号TTL电平兼容单一5V供电工作温度4085C其结构框图如图八所示，其接插头为50点插头J3和J4，14点插头J5。定义如下图八OMM结构框图25信号处理卡信号处理卡自行研制，采用PC104结构尺寸和PC104标准总线。其主要功能为中断信号处理、限位控制、PWM保护控制等。其结构框图如图九所示图九信号处理卡结构框图26底板底板完成PC104卡的安装，系统的供电及各插头的出线等。其结构图如下54LS12354LS12354LS12354LS123RS485接口AM26LS32中断等级选择分频8M晶振限位控制方向控制逻辑保护控制WATCHD