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51單片機(jī)和CPLD的望遠(yuǎn)鏡伺服控制器設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2011-11-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
大型光電望遠(yuǎn)鏡屬于大慣量系統(tǒng),機(jī)械時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于電氣時(shí)間常數(shù),故可忽略電氣時(shí)間常數(shù)的影響。對(duì)象的速度傳遞函數(shù)可簡(jiǎn)化為:15f.jpg

式中,Tm是機(jī)械時(shí)間常數(shù),K是增益。因此可以選擇

EPM570T100設(shè)計(jì)的伺服控制器硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)大型望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)臺(tái)的速度控制,驅(qū)動(dòng)功率級(jí)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(xì)分1000,分辨率為0.02"/s,采樣周期1 ms,控制回路計(jì)算時(shí)間測(cè)得為120μs,包含圓光柵數(shù)據(jù)讀取時(shí)間。望遠(yuǎn)鏡的一轉(zhuǎn)臺(tái)的速度傳遞函數(shù)為:
15k.jpg
利用板上的通信口發(fā)送實(shí)際的速度值(波特率115200bps,1ms發(fā)送1次),由上位計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù),測(cè)得的速度響應(yīng)曲線(xiàn)如圖6所示。起始階段電機(jī)以20"/s的低速度運(yùn)行,中間升至1800"/s,最后達(dá)到3600"/s,可見(jiàn)每個(gè)階段的速度都非常平穩(wěn)。在實(shí)際數(shù)據(jù)處理時(shí),需要對(duì)零
位信號(hào)時(shí)刻的圓光柵數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,因該光柵有零位信號(hào)輸出,計(jì)算速度時(shí)要進(jìn)行合理的辨別方向和大小分析處理

結(jié)語(yǔ)
本文采用高速單片機(jī)和組成望遠(yuǎn)鏡伺服控制器,實(shí)現(xiàn)了圓光柵四倍頻細(xì)分電路、計(jì)數(shù)模塊以及電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)產(chǎn)生,并用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)模控制算法、顯示和數(shù)據(jù)通信等功能。最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。

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