跟踪伺服控制系统设计说明（软件设计）

跟踪伺服控制系统设计说明（软件设计）3系统功能概述跟踪伺服系统主要工作方式有三种数引随动跟踪；电视自动跟踪；单杆半自动跟踪；跟踪伺服系统主要性能指标有最大跟踪速度保精度跟踪速度最大跟踪加速度保精度跟踪加速度在保精度跟踪速度和加速度条件下,系统的跟踪误差系统误差、随动误差系统在线性范围内的过渡过程性能超调量、过渡过程时间系统在大偏差归零时的特性,跟踪方式之间的快速平滑过渡跟踪伺服系统由速度回路和位置回路构成双闭环控制系统。4速度控制回路41编码器测速速度回路的速度反馈值采用编码器微分测速。其模型为设速度回路的采样周期为T，编码器第I,I1,I2个采样点的位置值分别为I,I1,I2,则速度为VTII1为提高速度精度和避免过零错误可采用三点测速2/12TIIII42数字滤波器速度回路在需用频率范围内，经常会出现不同程度的谐振点。为消除谐振的影响，经常采用数字陷波器。数字陷波器的传递函数为1020STKUYWNS其中中心频率01WT0经双线性变换S其中T采样周期12Z可得如下差分方程2121NNNNNNUEDUCYBAY其中；21020TKTANN2020TKNN2200TKTCNN2200TKDNN2020ENN43速度回路调节器速度回路闭环结构图为12143STKC1020STKN11STEMK其中为电机模型。1SDEMKS速度调节器为12143STUYWCS双线性变换T为采样周期12ZT有差分方程212NNNNNNUEDUCYBAY其中1212T12TB12143TKC1214343TKDC12243TEC44PWM发生器5位置回路51数引随动跟踪数引随动跟踪的结构图为II12STKS1其中位置调节器12STUYWS双线性变换；其中T采样周期，12ZTS有差分方程1NNNCUBYA其中21T21TK21TK当系统偏差较大时，采用双模控制，在大偏差时切换到非线性控制器上。当偏差时利用线性控制器，而当偏差时利用饱和控制。如图所示EE52电视自动跟踪电视自动跟踪时的结构图如下1STKV21STKS1其中位置调节器为21STKUYWS双线性变换；其中T采样周期12ZTS速度回路速度回路有差分方程2121NNNNNNUEDUCYBAY其中212T21T21KC21KD21TE电视跟踪时，常采用电视滞后补偿，其调节器为1STKUYWVS双线性变换；其中T采样周期12ZS有差分方程1NNAUBY其中；12TVT2TKV53单杆半自动跟踪单杆半自动跟踪结构框图如下单杆调节器普遍采用PD校正控制，控制器如下10SKWDPS其整理后就是一个超前滞后校正器，可参见数学引导部分。54正割补偿由于经纬仪工作在极坐标系中，其空间测量值随高低角度的不同，在方位的投影值不同，伺服系统跟踪时需考虑这种影响。具体地说，在电视跟踪和单杆半自动跟踪时要进行正割补偿。设电视脱靶量（或单杆给定值）为UI，给伺服系统的输入值为U0,经纬仪的单杆单杆调节器速度回路高低角为，则正割补偿关系式为EIEUCOS1055跟踪方式之间的平滑转换经纬仪的基本工作方式有三种数引、电视、单杆，这三种跟踪方式之间的切换要实现平滑过渡。设传感器1的控制信号为，传感器2的控制信号为，12位置调节器的输入值为,其表达式由下式给出UN1KUN设转化时间为，在内，TK由时，由传感器1切换到传感器2；0K由时，由传感器2切换到传感器1。6程序设计跟踪伺服系统全部软件用C语言编写，在MSDOS62下运行。系统共有两极中断800HZ中断供速度回路使用，50HZ中断供位置回路使用。整个软件由主程序、速度回路程序和位置回路程序组成。61主程序主程序框图如下主程序系统初始化变量置初值计算调节器参数设置工作状态初值关中断修改中断向量开中断采样中断62速度回路速度回路程序框图如下速度回路程序关中断读取编码器位置值微分测速计算速度偏差速度调节器消谐振处理高低限位处理PWM输出开中断中断返回6