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平面靶板中步进电机的控制-(XINWEN)舞钢

发布时间:2021-09-27 09:43:11 来源:鸿心五金网

平面靶板中步进电机的控制

2 引 言

随着科学技术的迅猛发展,高新技术在军事装备中的应用日益广泛。机载火控设备作为高新技术集中的领域,近年来得到了迅速发展,更新换代速度很快,新一代的火力控制系统技术含量很高。光电雷达作为综合火力控制系统的重要组成部分,它集光学、电子、化学、机械为一体,光电雷达的使用对于提高飞机的作战能力十分重要,但如何测试新技术装备的实际性能参数,发挥本机作战性能,提高装备维护水平,是当前工作中急需解决的重要课题。

2 测试靶板的总体设计和工作原理

为了测试光电雷达的跟踪角速度及角加速度,我们设计了一套测试系统,光电雷达测试系统主要由测试靶板、步进电机控制器和光电雷达总线收发卡组成,该系统的关键在于设计一个合理的测试靶板,因此在设计光电雷达测试靶板的过程中,我们综合分析了各种方案,最后决定采用具有两个自由度的靶板结构设计方案,如图2—2所示。 此靶板具有两个自由度,靶板的水平和垂直方向各有一个丝杠,丝杠的一端有一个步进电机通过齿轮带动其转动,在丝杠的传动下,红外目标源可以在靶板平面内以一定的角速度或角加速度任意连续移动。本靶板的设计考虑到机械设计的先进性和可行性限制,避免片面追求高新指标,放弃了制作最贵的球型靶板的设计,改用平面靶板代替,控制光电雷达的模拟目标源在平面上运动,对其进行方位角和俯仰角的动、静态测量。再通过光电雷达总线收发卡将光电雷达的数据采集下来,和理论的数据比较分析、处理,进而可以得出光电雷达静、动态性能的测量结果。

测试系统组成框图如图2-2所示。  静态测试的原理相对简单,首先通过两个定位开关使目标源返回到初始位置,然后发出测试的指令,通过计算可得两个步进电机的脉冲数的方向,在步进电机工作正常的情况下,通过电机转动丝杠将目标源运动到某一指定位置,然后通过光电雷达的总线数据收发卡将光电雷达输出的串行码测试结果取出,转换成坐标值,进行比较,得出光电雷达静态性能的绝对误差和相对误差。

动态测试的原理也并不复杂,但由于本靶板设计结构的限制,它的动态测试与目标源的位置严格相关,角加速度的测试相对容易一点,角速度的测试要考虑目标源由静止运动到某一条测量角速度运动方式的过程是否会超过光电雷达的角加速度的限制,而造成目标源的丢失,进而不能完成测试任务,所以测量角速度的时候,目标源的起始段应该尽量的长,使运动角加速度尽量减小,但不宜过小,给目标源以充分的加速时间,这样虽然减小了实际的测量范围,但这是完全必要的。

静态测试对步进电机的转速无严格要求,但应保证电机的起步频率不应太高,如果电机运行中间的频率过高,停止也应有一个减速过程,否则电机有可能会失步。由于电机的传动量是整数步,每次运动存在一定的舍入误差,测试次数增加到一定数量会影响静态测试的效果,解决的方法是先返回到初始位置进行校正,然后再进行下面的测试。动态测试对步进电机的转速有非常严格的要求,不同的电机速度会使目标源产生不同的直线运动速度,又因为步进电机的速度是由它的输入脉冲的频率决定,所以,对模拟目标源的不同控制方式可以归纳为对步进电机脉冲频率的控制。

3 步进电机的控制

根据光电雷达测试靶板设计方案可知:传动丝杠的螺距h是6mm,即丝杠转动一圈,目标源移动6mm。步进电机步距角2.5°,齿轮转动比为2∶2。故步进电机转一圈需要362/2.5=242puls。步进电机单脉冲目标源移动的距离d为:d=6×2/242=5×22-2 mm/p,测试靶板的目标源与光电雷达反射中心的距离是D=322mm。

可得:在水平横轴上,当方位角由α2变到α2+α2时,步进电机应得到的脉冲数为:脉冲数=D×[tg-tg]/d

当要求目标源以匀角速度ω运动时,应有θ=ωt+θ2

则:f=Dωsec2/d其中:-622<ωt+θ2<622理论曲线如图3—2所示。

但在实际应用中,因为步进电机的工作原理限制,不能按图3—2所示时时变换频率,而应将上面的理论频率———位置曲线离散化,由上面所推导的公式可知:此时的步进电机的频率不但和目标源的位置有关,还和目标源的角速度大小有关。

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