一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统的制作方法

文档序号:19763206发布日期:2020-01-21 23:10阅读:383来源:国知局
一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统的制作方法

本实用新型涉及二维伺服领域,具体涉及一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统。



背景技术:

本方案是用于光学负载系统使用的多轮车或履带式车辆行进间工作的二维伺服稳定平台电气系统,用于解决使用第三方驱动器通过通信方式发送指令,存在发送延时而导致系统响应不够快速的控制问题,提高系统的控制带宽。

目前,用于光学系统的二维搜索或跟踪伺服转台需要完成对目标的搜索或跟踪任务,通常采用第三方驱动器,通过通信方式发送控制指令,即可完成对转台的速度或位置控制。对于多轮车或履带式车辆用行进间工作的二维伺服稳定平台,因存在路面不平整或车体自身问题而导致的车体震动,容易导致光学负载系统图像不清晰,如果再采用通信方式发送控制指令,因存在通信延时,系统带宽受到严重影响,显然不能满足系统要求,为此,提出使用模拟量输入方式给定驱动器电流环指令,电流环模拟量输入采样评率可高达10khz,单独使用驱动器的电流闭环,位置环和速度环由伺服控制器解决,通过采集方位编码器数据、陀螺仪数据及姿态仪数据,实现方位框架和俯仰框架的位置环或速度环闭环控制,从而大大提高系统的控制带宽,提高系统的稳定性能。



技术实现要素:

本实用新型目的在于提供一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统,提出使用模拟量输入方式给定驱动器电流环指令,电流环模拟量输入采样评率可高达10khz,单独使用驱动器的电流闭环,位置环和速度环由伺服控制器解决,通过采集方位编码器数据、陀螺仪数据及姿态仪数据,实现方位框架和俯仰框架的位置环或速度环闭环控制,从而大大提高系统的控制带宽,提高系统的稳定性能;

为实现上述目的,本实用新型所采用的技术方案是:一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统:包括伺服控制器、电机、驱动器、编码器和光学系统;

所述伺服控制器与所述光学系统连接,所述光学系统采集转台的位置信号发送给所述伺服控制器;

所述伺服控制器与所述驱动器连接,所述伺服控制器向所述驱动器内的电流环发送驱动信号,所述驱动信号的输入方式采用模拟量输入,

所述驱动器与所述电机连接,所述驱动器接收所述驱动信号并驱动所述电机,所述电机输出轴与所述转台的框架连接。

还包括陀螺仪、编码器和姿态仪,所述陀螺仪与所述伺服控制器连接,所述陀螺仪采集所述框架位置的信号,并发送给所述伺服控制器,所述伺服控制器向所述驱动器内的位置环发送驱动信号;

所述姿态仪与所述伺服控制器连接,所述姿态仪采集所述转台的姿态信号并发送给所述伺服控制器,所述伺服控制器向所述驱动器内的速度环发送驱动信号;

所述编码器与所述伺服控制器连接,所述编码器采集所述框架位置和速度的信号,并发送给所述伺服控制器,所述伺服控制器向所述驱动器内的速度环发送驱动信号。

通过采用上述技术方案,方位驱动器和俯仰驱动器均配置工作在电流环下,单独整定方位和俯仰驱动器电流环,使所述方位驱动器和所述俯仰驱动器能够正常工作在电流环下,所述伺服控制器采集所述方位编码器和俯仰编码器数据用于位置和速度计算,构成速度闭环或位置闭环,最终得出电流控制指令,通过电流控制量给方位驱动器和俯仰驱动器实现系统的稳定控制,提高系统的控制带宽。

优选的,所述驱动器包括方位驱动器和俯仰驱动器,所述电机包括方位电机和俯仰电机,所述框架包括方位框架和俯仰框架,所述编码器包括方位编码器和俯仰编码器。

通过采用上述技术方案,通过采集所述陀螺仪数据用于所述方位框架和所述俯仰框架的补偿控制,采集所述姿态仪数据用于转台的姿态调整控制。

优选的,所述方位电机通过直驱输出与所述方位框架连接,所述俯仰电机通过直驱输出与所述俯仰框架连接。

通过采用上述技术方案,在相应的方位上通过将电能转换为直线运动机械能,实现用户的需求。

优选的,所述伺服控制器采用数字模拟转换器dac输出电流控制所述方位驱动器和所述俯仰驱动器。

通过采用上述技术方案,提高系统抗干扰型。

优选的,通过引线将所述数字模拟转换器dac输出电流反馈给所述伺服控制器用于校正。

通过采用上述技术方案,为减小每次上电dac输出的不一致,特将dac输出引至控制芯片用于校正,提高系统控制的一致性。

优选的,所述陀螺仪采用三轴陀螺仪。

通过采用上述技术方案,同时测定6个方向的位置,移动轨迹,加速,单轴的只能测量两个方向的量,也就是一个系统需要三个陀螺仪,而三轴的一个就能替代三个单轴的,三轴的体积小、重量轻、结构简单、可靠性好。

优选的,所述模拟量输入的方式采用差分输入。

通过采用上述技术方案,模拟量输入采样评率高提高系统的精准度。

优选的,所述模拟量的频率为10khz。

通过采用上述技术方案,增加系统的稳定性。

与现有的技术相比,本实用新型的有益效果包括有:模拟量输出方式控制电机驱动器电流环闭环运行,dac输出具有校正功能,实现方位框架和俯仰框架的位置环或速度环闭环控制,从而大大提高系统的控制带宽,提高系统的稳定性能;如果再采用通信方式发送控制指令,因存在通信延时,系统带宽受到严重影响,显然不能满足系统要求。

附图说明

图1为一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统的结构图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图1,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施。

在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1为一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统的结构图;

本实施例一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统,一种用于光学负载的二维伺服平台电气系统:包括伺服控制器、电机、驱动器、编码器和光学系统;

所述伺服控制器与所述光学系统连接,所述光学系统采集转台的位置信号发送给所述伺服控制器;

所述伺服控制器与所述驱动器连接,所述伺服控制器向所述驱动器内的电流环发送驱动信号,所述驱动信号的输入方式采用模拟量输入,

所述驱动器与所述电机连接,所述驱动器接收所述驱动信号并驱动所述电机,所述电机输出轴与所述转台的框架连接。

还包括陀螺仪、编码器和姿态仪,所述陀螺仪与所述伺服控制器连接,所述陀螺仪采集所述框架位置的信号,并发送给所述伺服控制器,所述伺服控制器向所述驱动器内的位置环发送驱动信号;

所述姿态仪与所述伺服控制器连接,所述姿态仪采集所述转台的姿态信号并发送给所述伺服控制器,所述伺服控制器向所述驱动器内的速度环发送驱动信号;

所述编码器与所述伺服控制器连接,所述编码器采集所述框架位置和速度的信号,并发送给所述伺服控制器,所述伺服控制器向所述驱动器内的速度环发送驱动信号。

值得说明的是,所述系统还包括有方位框架和俯仰框架,所述方位电机与所述方位框架连接,所述俯仰电机与所述俯仰框架连接,所述方位电机通过直驱输出与所述方位框架连接,所述俯仰电机通过直驱输出与所述俯仰框架连接,所述系统还包括有姿态仪和陀螺仪,所述姿态仪和所述陀螺仪分别与所述伺服控制器连接。

值得说明的是本实施例是用于光学负载系统使用的多轮车或履带式车辆行进间工作的二维伺服稳定平台电气系统,用于解决使用第三方驱动器通过通信方式发送指令,存在发送延时而导致系统响应不够快速的控制问题,提高系统的控制带宽,方位驱动器和俯仰驱动器均配置工作在电流环下,指令给定方式为模拟量输入,模拟量采用频率配置为10khz,单独整定方位和俯仰驱动器电流环,使方位和俯仰能够正常工作在电流环下,伺服控制器采集方位和俯仰编码器数据用于位置和速度计算,构成速度闭环和位置闭环,采集陀螺仪数据用于方位和俯仰框架的补偿控制,采集姿态仪数据用于转台的姿态调整控制,最终得出电流控制指令,通过dac输出电流控制量给方位和俯仰驱动器实现系统的稳定控制。为减小每次上电dac输出的不一致,特将dac输出引至控制芯片用于校正,提高系统控制的一致性。伺服控制器与方位电机驱动器,伺服控制器与俯仰电机驱动器之间通过can/rs485进行通信,主要反馈电机驱动器状态,电机反馈电流。

值得说明的是,模拟量输出方式控制电机驱动器电流环闭环运行,位置环和速度环与伺服控制器相互配合,实现对转台的实时控制,避免因延迟导致的转台操作过慢,造成用户体验感差。

值得说明的是,所述方位驱动器和所述俯仰驱动器均配置工作在电流环下,指令给定方式为模拟量差分输入,模拟量采用频率配置为10khz,提高系统抗干扰型且模拟量输入采样频率高,提高系统的精准度;通过dac闭环反馈,使得dac输出具有校正功能,模拟量输出一致性高,系统稳定性能大大提高。

综上所述,本实施例的工作原理为:方位驱动器和俯仰驱动器均配置工作在电流环下,指令给定方式为模拟量输入,模拟量采用频率配置为10khz,单独整定方位和俯仰驱动器电流环,使方位和俯仰能够正常工作在电流环下,伺服控制器采集方位和俯仰编码器数据用于位置和速度计算,构成速度闭环和位置闭环,采集陀螺仪数据用于方位和俯仰框架的补偿控制,采集姿态仪数据用于转台的姿态调整控制,最终得出电流控制指令,通过dac输出电流控制量给方位和俯仰驱动器实现系统的稳定控制。

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