基于Elmo數(shù)字伺服控制器的機載吊艙陀螺穩(wěn)定平臺設計

2．2．3 吊艙運動信號處理電路
吊艙系統(tǒng)除了要實現(xiàn)基本的陀螺穩(wěn)定功能外，還必須具備巡航、跟蹤等功能。因此，整個吊艙系統(tǒng)還有轉(zhuǎn)動信號、漂移信號的處理電路。這兩個信號是通過控制面板(HCU)上相應的開關按鈕來控制。圖4為吊艙運動信號處理電路原理圖。

2．3 系統(tǒng)軟件設計
Elmo Whistle數(shù)字化智能驅(qū)動器的軟件結(jié)構(gòu)總體可分為2大部分：1)驅(qū)動器本身的程序，這個包括引導程序，固件和個性化的設置。這些程序可以通過官方網(wǎng)站下載，然后根據(jù)特定的驅(qū)動器型號進行燒錄；2)用戶自己的程序，以實現(xiàn)用戶自行設計的功能。
在本系統(tǒng)軟件設計中，主要完成陀螺穩(wěn)定的功能。通過采集Elmo Whistle控制器的模擬輸入口由光纖陀螺反饋回來的電壓信號AN[1]，在程序設定相應的跟隨比例AG[2]，實現(xiàn)相應的陀螺穩(wěn)定功能。這里的關鍵是參數(shù)AG[2]的確定。這個參數(shù)首先有一個估算的過程，估算完成后，可以在稍后的調(diào)試環(huán)節(jié)中進行微調(diào)，最終實現(xiàn)精準的陀螺穩(wěn)定功能。參數(shù)AG[2]可以按以下方法估算：
1)在Smart Terminal界面中，將輸入AN[1]設定為1 V，測量此時吊艙的轉(zhuǎn)速，設為N，并在Smart Terminal界面中查看電機的轉(zhuǎn)速為S1，單位為count／s；
2)光纖陀螺最大感應輸出電壓為2．5 V，此時對應吊艙的速度應為M，M的值在吊艙設計時已經(jīng)設定，為60(°)／s；此時電機的轉(zhuǎn)速為S2，則S2的值為：S2=(60／N)xS1；
3)比例因子AG[2]=S2／2.5；
Elmo Whistle內(nèi)部有可調(diào)用函數(shù)，通過相應的設置語句，控制器就可以根據(jù)判斷6個數(shù)字輸入口的狀態(tài)，執(zhí)行相應的內(nèi)部函數(shù)。在本系統(tǒng)中，體現(xiàn)為LOCK信號功能、限位信號功能以及指示輸出等。圖5為陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)的部分軟件流程圖。

為了真正實現(xiàn)機載吊艙的數(shù)字化，在實現(xiàn)以上功能之外，本系統(tǒng)還就指令控制吊艙運動做了相應的嘗試。在原有的軟件模塊中，通過判斷輸入口3的狀態(tài)．增加了一個串口通信模塊。如果檢測到控制器數(shù)字輸入口3為低電平，則觸發(fā)串口通信模塊子程序，向控制器發(fā)送控制狀態(tài)字，實現(xiàn)指令控制吊艙功能。當然，這個功能也可以通過PC機向控制器發(fā)送相應的指令實現(xiàn)。

3 結(jié)束語
配合Elmo公司的Studio界面和Recorder軟件，可以分析機載吊艙陀螺穩(wěn)定平臺是否達到技術指標要求，并且在有必要的時候修改系統(tǒng)硬件電路設計和程序中的參數(shù)，以達到預期的目標。
本系統(tǒng)最終設計出的機載吊艙陀螺穩(wěn)定平臺，應用于目前的吊艙系統(tǒng)中，吊艙的穩(wěn)定性能達到50μrad，俯仰轉(zhuǎn)動角度為-120°～+15°，方位轉(zhuǎn)動角度為360°連續(xù)，最大轉(zhuǎn)動速度為60(°)／s最大轉(zhuǎn)動加速度200(°)／S2，功耗小于240 W。