一種基于dsp的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)。具體的說本發(fā)明是本文設(shè)計并實現(xiàn)能夠使光電航行觀測儀在外來干擾作用下相對地理坐標系保持方位不變，或者根據(jù)一定的指令在慣性空間中運動，保持運動軌跡符合指令要求的穩(wěn)定控伺服系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船用光電航行觀測儀和機載攝像系統(tǒng)等等運載體上的攝像系統(tǒng)一樣都需要一個穩(wěn)定平臺來使其能夠正常工作，因為載體的運動以及目標物體的運動等擾動會使攝像系統(tǒng)的光軸與觀測目標之間有相對運動，進而使圖像不穩(wěn)定，甚至使觀測目標脫離視場。這就需要一個穩(wěn)定平臺去消除船體縱橫搖對攝像系統(tǒng)的干擾，使之隔離于運載體，相對地理坐標系穩(wěn)定。
[0003]本文設(shè)計并實現(xiàn)穩(wěn)定控制的伺服系統(tǒng)，能夠使光電航行觀測儀在外來干擾作用下相對地理坐標系保持方位不變，或者根據(jù)一定的指令在慣性空間中運動，保持運動軌跡符合指令要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是涉及的是一種基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其組成包括:搭載攝像機的伺服轉(zhuǎn)臺、以DSP芯片為核心的控制電路、上位機和外設(shè)組成。
[0007]所述的基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征是:基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，需要得到船體的航姿信息、電機的角度反饋信息、速度反饋信息和主控命令。
[0008]所述的基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征是:選擇了環(huán)境適應(yīng)性強的硬件設(shè)備能夠適應(yīng)海上潮濕、高鹽霧含量的高的復(fù)雜環(huán)境。
[0009]所述的基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征是:在電機軸上裝有旋轉(zhuǎn)變壓器，用R/D轉(zhuǎn)換器可以得到旋轉(zhuǎn)變壓器的速度。
[0010]主要由搭載攝像機的伺服轉(zhuǎn)臺、以DSP芯片為核心的控制電路、上位機和外設(shè)組成。DSP得到船體的航姿信息、電機的角度反饋信息、速度反饋信息和主控命令。根據(jù)船體的航姿信息通過一定的算法解算出伺服控制系統(tǒng)需要的輸入控制角，并通過多環(huán)路伺服控制系統(tǒng)完成對這一給定角度的響應(yīng)，最終使穩(wěn)定平臺相對地理坐標系穩(wěn)定。
[0011]本發(fā)明還可以有這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0012]在電機軸上裝有旋轉(zhuǎn)變壓器，用R/D轉(zhuǎn)換器可以得到旋轉(zhuǎn)變壓器的速度，也就是得到了電機的速度。
[0013]位置環(huán)測角裝置采用R/D轉(zhuǎn)換器將固連在電機上的旋轉(zhuǎn)變壓器輸入的信號解析出角度信號。
【附圖說明】
[0014]圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
[0015]圖2程序流程圖
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細的描述:
[0017]一種基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其組成包括:搭載攝像機的伺服轉(zhuǎn)臺、以DSP芯片為核心的控制電路、上位機和外設(shè)組成。
[0018]其特征是:基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，需要得到船體的航姿信息、電機的角度反饋信息、速度反饋信息和主控命令。
[0019]其特征是:選擇了環(huán)境適應(yīng)性強的硬件設(shè)備能夠適應(yīng)海上潮濕、高鹽霧含量的高的復(fù)雜環(huán)境。
[0020]其特征是:在電機軸上裝有旋轉(zhuǎn)變壓器，用R/D轉(zhuǎn)換器可以得到旋轉(zhuǎn)變壓器的速度。
[0021]DSP得到船體的航姿信息、電機的角度反饋信息、速度反饋信息和主控命令。根據(jù)船體的航姿信息通過一定的算法解算出伺服控制系統(tǒng)需要的輸入控制角，并通過多環(huán)路伺服控制系統(tǒng)完成對這一給定角度的響應(yīng)，最終使穩(wěn)定平臺相對地理坐標系穩(wěn)定。
[0022]本發(fā)明俯仰方向由直流有刷電機驅(qū)動，方位方向由直流無刷電機電機驅(qū)動。在電機驅(qū)動電路方面，考慮到俯仰和方位的電機功率放大器需要模擬信號輸入，所以電機驅(qū)動電路是這樣設(shè)計的:DSP輸出的控制信號首先通過D/A芯片轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后模擬信號再經(jīng)過線性光耦的進行隔離，隔離后的信號就可進行功率放大，最后驅(qū)動電機。
[0023]本發(fā)明使用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測電機的角度和角速度。旋轉(zhuǎn)變壓器測角系統(tǒng)電路首先需要激磁信號，激磁信號由DDS芯片產(chǎn)生一個750Hz的正弦信號,且同過變壓器將信號幅值升至26V，最后信號進入旋轉(zhuǎn)變壓器原邊，使之正常工作。旋轉(zhuǎn)變壓器的副邊輸出信號將由R/D轉(zhuǎn)換器進行解析。R/D轉(zhuǎn)換器能夠同時解析出電機的角度信號和角速度信號，其中解析出角度信號為數(shù)字量能夠直接輸入DSP，而角速度信號為模擬信號，信號需要縮小和抬升才能輸入DSP。
[0024]系統(tǒng)程序控制流程如下:
[0025]首先，通過串口接收航姿信息，也就是船體的縱搖角、橫搖角以及艏向角；
[0026]第二步，用解算角算法解算出俯仰控制輸入角和方位控制輸入角；
[0027]第三步，對俯仰控制輸入角和方位控制輸入角進行微分，得到前饋控制量；
[0028]第四步，接收AD2S82發(fā)送的俯仰電機和方位電機的角度反饋量；
[0029]第五步，接收AD2S82發(fā)送的俯仰電機和方位電機的角速度反饋量；
[0030]第六步，運用控制角輸入量、電機角度反饋量進行位置環(huán)控制計算；
[0031]第七步，運用位置環(huán)輸出量、前饋控制量、角速度反饋量進行速度環(huán)控制計算；
[0032]第八步，將速度環(huán)控制量通過串口發(fā)出，傳給D/A模塊；
[0033]第九步，將需要觀測的某個變量通過串口發(fā)送到上位機上。
[0034]最終系統(tǒng)達到的指標如下:
[0035]俯仰瞄準范圍:一30°?+45°
[0036]俯仰最大角速度:彡30° /s
[0037]俯仰最小角速度:彡20° /min
[0038]方位瞄準范圍:360°無限制回轉(zhuǎn)
[0039]方位最大角速度:彡50° /s
[0040]方位最小角速度:< 20° /min
[0041]最大角加速度:彡60/s2
[0042]瞄準線穩(wěn)定精度:彡±20'(橫搖±20°周期5s、縱搖±10°周期5s)
[0043]使用條件:在橫搖±20°周期5s、縱搖±10°周期5s、30節(jié)航速以下測量目標方位角。航海觀察使用條件不限。
【主權(quán)項】
1.一種基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其組成包括:搭載攝像機的伺服轉(zhuǎn)臺、以DSP芯片為核心的控制電路、上位機和外設(shè)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征是:基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，需要得到船體的航姿信息、電機的角度反饋信息、速度反饋信息和主控命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征是:選擇了環(huán)境適應(yīng)性強的硬件設(shè)備能夠適應(yīng)海上潮濕、高鹽霧含量的高的復(fù)雜環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征是:在電機軸上裝有旋轉(zhuǎn)變壓器，用R/D轉(zhuǎn)換器可以得到旋轉(zhuǎn)變壓器的速度。
【專利摘要】一種基于DSP的船用光電航行觀測儀穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其組成包括：搭載攝像機的伺服轉(zhuǎn)臺、以DSP芯片為核心的控制電路、上位機和外設(shè)組成。具體的說本發(fā)明是本文設(shè)計并實現(xiàn)能夠使光電航行觀測儀在外來干擾作用下相對地理坐標系保持方位不變，或者根據(jù)一定的指令在慣性空間中運動，保持運動軌跡符合指令要求的穩(wěn)定控伺服系統(tǒng)。
【IPC分類】G05B19-042
【公開號】CN104678810
【申請?zhí)枴緾N201310606440
【發(fā)明人】費浚純
【申請人】哈爾濱恒譽名翔科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月26日