[发明专利]一种高精度可拆分的三轴转台控制系统

说明书

技术领域：

本发明属于转台定位控制领域，具体讲是一种采用以DSP芯片为控制核心、双电机消隙、伺服驱动器驱动、永磁同步电机作为执行机构的高精度可拆分的三轴转台控制系统，该三轴转台控制系统不但具有可拆开独立工作功能，可以独立控制单轴、两轴和三轴转台，而且能够有效提高转台控制精度，可以灵活地控制单轴、双轴和三轴转台，大大提高转台定位精度，且通用性强，可以降低整个转台的设计成本。

背景技术：

传统的三轴转台控制系统主要采用PLC(PCC)、伺服驱动器、伺服电机、齿轮传动链的系统集成模式。这种传统的控制系统具有系统简单、可靠、成本低廉等的优点，同时，这种控制系统也存在诸多缺点。采用单电机控制系统，只能用一台电机驱动一个轴，由于齿轮传动系统不可避免的存在齿轮间隙，单电机驱动系统由于转动惯量的作用和齿轮间隙的存在，在定位停止时，转台存在一个齿隙的自由空间，从而导致定位位置的不确定因素。控制系统采用PLC(PCC)作为处理核心，由于PLC(PCC)处理器的指令周期和任务周期相对于高性能的DSP较长，数据运算能力差，控制的实时性差，同时也不利于一些复杂的控制算法的实现。PLC主要完成逻辑运算，无法完成先进的控制算法，对转台的控制精度完全依赖于伺服驱动器，无法从一个大系统的层面来整体控制转台的控制精度。三轴转台是一个多电机和多轴的系统，需要各个轴的控制器之间信息具有较高的共享，才能有效的协调多电机、多轴控制，由于PLC集成程度较高，对控制器内部接口调用、算法调用程度有限，其次多个控制器的同步性和一致性也很难保证，很难实现多个控制器间高效的协调控制。由于PLC控制系统CPU和各种模块安装需要较大的体积，一般需要在转台外部配专用的控制箱，这样就人为的将转台和控制系统分成两部分，不利于运输和使用，这不符合现代高集成化、一体化的需求。最后，传统的三轴转台控制器没有考虑到只用其中某一个单轴的情况下，控制器能否拆分对其进行单轴控制。传统的控制器在一些对精度要求不高的场合得到了广泛的应用，但是随着新式转台对驱动系统的控制精度要求越来越高，鉴于传统的控制系统存在以上诸多不足，传统的转台控制系统已经难以满足这种越来越高的需求。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，提供一种不但具有可拆开独立工作功能，可以独立控制单轴、两轴和三轴转台，而且能够有效提高转台控制精度，可以灵活地控制单轴、双轴和三轴转台，大大提高转台定位精度，且通用性强，可以降低整个转台设计成本的高精度可拆分的三轴转台控制系统。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的高精度可拆分的三轴转台控制系统，该三轴转台控制系统包括上方位轴控制器、俯仰轴控制器及下方位轴控制器，下方位轴控制器网口电连接有监控主机，下方位轴控制器的一个串口电连接有手持控制板，下方位轴控制器的另一个串口与上方位轴控制器的一个串口电连接，上方位轴控制器的另一个串口与俯仰轴控制器的一个串口电连接，每个轴上还均包含一个独立的电源模块、第一伺服驱动器、第二伺服驱动器、第一伺服电机、第二伺服电机以及旋转变压器，上方位轴控制器、俯仰轴控制器及下方位轴控制器均为一个以DSP28335芯片为控制核心的控制板。

本发明所述的高精度可拆分的三轴转台控制系统，其中，以DSP28335芯片为控制核心的控制板可设有一个实时边界仿真JTAG接口、一个自动复位电路、一个电源变换单元、一个时钟管理单元、一个看门狗单元、两路ADC采样电路、一路ADC校准电路、三路串行通信接口电路、故障保护电路、伺服驱动器驱动放大电路、旋变解码控制电路、旋变解码电路、数据总线逻辑控制单元、网口通信单元以及DA模拟量输出单元，所述实时边界仿真JTAG接口、自动复位电路、电源变换单元、时钟管理单元以及看门狗单元同时与系统控制的接口电连接，数据总线逻辑控制单元同时与DSP28335芯片的数据总线的接口、旋变解码电路、网口通信单元以及DA模拟量输出单元电连接，旋变解码电路、网口通信单元以及DA模拟量输出单元均与DSP28335芯片的数据总线的接口电连接，两路ADC采样电路和一路ADC校准电路均与DSP28335芯片的ADC采样单元的接口电连接，三路串行通信接口电路均与DSP28335芯片的SCI接口电连接，故障保护电路、伺服驱动器驱动放大电路和旋变解码控制电路均与DSP28335芯片的GPIO接口电连接，旋变解码控制电路与旋变解码电路电连接。