[发明专利]高精度的机载稳定平台数字控制系统

说明书

技术领域

本发明属于航空对地观测领域，特别是一种高精度的机载稳定平台数字控制系统。

背景技术

飞机在飞行过程中由于机械振动大、飞行方向的多变性会造成观测设备的视场不稳定，为了避免这些影响，可将观测设备安装于机载稳定平台上，使观测设备的视轴与载机的扰动相隔离，使得观测设备在惯性空间内保持稳定姿态，能够更好地完成观测任务。整个哈勃太空望远镜是一个陀螺稳定平台系统，它用来观测遥远的恒星或星系。观测到的图像是经过放大得到的，为避免图像模糊，稳定平台的光轴必需稳定在一个很小的角度范围之内。现代国防、民用等科技产业发展迅速，对装备的要求也越来越高，如装备的快速反应与机动能力、装备的机动间稳瞄、跟踪和打击能力等，因此现在对稳定跟踪平台的精度有了越来越高的要求。国内大部分稳定控制系统的控制芯片为定点型芯片，其浮点运算能力有限，如何开发出一种高精度的机载稳定平台数字控制系统已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种高精度的机载稳定平台数字控制系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高精度的机载稳定平台数字控制系统，包括核心控制模块、电流反馈模块、电机驱动模块、通信模块、陀螺信号处理模块、A/D转换器、轴角转换器和电平转换电路；所述陀螺信号处理模块包括信号调零调漂补偿电路和信号调理电路，核心控制模块与电平转换电路、电机驱动模块、通信模块相连；电流反馈模块、陀螺信号处理模块与A/D转换器相连；A/D转换器、轴角转换器与电平转换电路相连；

所述电流反馈模块采集力矩电机电流大小经过AD转换器变为数字信号经过电平转换电路传送给核心控制模块，同时陀螺仪将感应到的平台惯性空间的角速度信号经过陀螺信号处理模块处理，再经过AD转换器变为数字信号，最后通过电平转换电路传送给核心控制模块，并且旋转变压器将感应到的角位置信号通过轴角转换器进行轴角粗精通道编码后，经过电平转换电路传送到核心控制模块；核心控制模块对接收的信号处理后，产生控制力矩电机的信号，从而控制电机驱动模块工作。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的高精度的机载稳定平台数字控制系统对机载稳定平台控制系统实现数字化，克服了以模拟电路实现为主的传统的稳定平台控制方法中体积大、成本高、故障频繁、对微弱信号信噪分离困难，很难将控制精度提高到1％以上的级别等缺陷。而且模拟器件容易受温度漂移的影响，在角位置稳定控制时会产生零点漂移误差，影响控制精度。2)本发明采用浮点DSP以提高算法的计算精度。3)本发明采用电流环、速度环、位置环组合实现多闭环的复合控制。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的机载稳定平台系统结构图。

图2为本发明的高精度的机载稳定平台数字控制系统原理框图。

图3为本发明的电流反馈模块电路图。

图4为本发明的信号调零调漂补偿电路电路图。

图5为本发明的信号调理电路电路图。

图6为本发明的载体静止时寻北控制框图。

图7为本发明的分区间PID控制流程图。

图8为本发明的载体运动时稳像控制框图。

图9为本发明的稳像状态下程序控制流程图。

图中，编号所代表的含义为：1-核心控制模块，2-电流反馈模块，3-陀螺信号处理模块，4-轴角转换器，5-A/D转换器，6-电平转换电路，7-电机驱动模块，8-通信模块。

具体实施方式

结合图1，机载稳定平台系统主要包括载体、操纵杆、稳定平台、平台控制器、电机驱动模块、直流电机、旋转变压器、轴角转换器、陀螺仪，信号采集和处理模块。载体静止时系统工作于伺服控制状态，采用旋转变压器作为角度反馈器件，再由数字轴角转换器转换得到角位置信号，作用是使被稳定的平台转角相对基座保持固定不变或跟随指令信号进行跟踪运动；载体运动时系统工作于稳定控制状态，采用陀螺仪作为平台速度反馈器件，由信号采集和处理模块得到角速度信号，由于陀螺仪输出信号噪声干扰比较大，反馈回路需要经过信号滤波处理。稳定平台控制系统分为方位轴和俯仰轴两个自由度的运动控制，控制系统在这两个自由度上硬件结构基本一致，故本发明只涉及稳定控制系统在方位轴上的运动控制。