機(jī)載電子產(chǎn)品伺服控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

陳亮 西南科技大學(xué)城市學(xué)院

1.機(jī)載電子產(chǎn)品與伺服系統(tǒng)

1.1 機(jī)載電子

機(jī)載電子產(chǎn)品，就是飛機(jī)上的電子產(chǎn)品，在生產(chǎn)機(jī)載電子產(chǎn)品過(guò)程中對(duì)精度要求極高，即使很細(xì)微的誤差都有可能成為飛機(jī)高速飛行中的災(zāi)難。在機(jī)載電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，需要優(yōu)化開(kāi)發(fā)其伺服控制系統(tǒng)，以確保提高機(jī)載電子產(chǎn)品工作效率，提升機(jī)載電子產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 伺服系統(tǒng)概念

對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中，伺服系統(tǒng)往往就是一種能夠基于對(duì)象的機(jī)械參數(shù)（“位移、角度、力、轉(zhuǎn)矩、速度、加速度”），而自動(dòng)控制該對(duì)象的系統(tǒng)；也有人指出，伺服系統(tǒng)也是執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠按照控制信號(hào)要求，而做出相關(guān)動(dòng)作指令的系統(tǒng)，也即在控制信號(hào)到來(lái)之前，對(duì)于被控的對(duì)象往往是保持靜止不動(dòng)的狀態(tài)，只有在系統(tǒng)接收到了伺服控制信號(hào)之后，此時(shí)的被控對(duì)象也會(huì)按指令要求做出動(dòng)作。故此，在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)伺服系統(tǒng)中，要確保系統(tǒng)的輸出量可自動(dòng)、快速以及準(zhǔn)確地反饋輸入量變化。

2.開(kāi)發(fā)需求分析

機(jī)載電子產(chǎn)品中，在其開(kāi)發(fā)階段，應(yīng)該從硬件開(kāi)發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)與總線開(kāi)發(fā)過(guò)程以及專用集成電路開(kāi)發(fā)過(guò)程、電源與機(jī)電控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等過(guò)程中，保障機(jī)載電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量。機(jī)載電子產(chǎn)品的伺服控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，應(yīng)該確保伺服系統(tǒng)能夠具備高精度需求，確保輸出量能有效復(fù)現(xiàn)輸入量的精確數(shù)據(jù)。并且，設(shè)計(jì)伺服控制系統(tǒng)中，確保系統(tǒng)可以在給定的輸入條件以及外界干擾作用影響下，經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間調(diào)節(jié)，就可確保伺服系統(tǒng)恢復(fù)初始平衡狀態(tài)。還應(yīng)該確保伺服控制系統(tǒng)可以快速響應(yīng)機(jī)載電子產(chǎn)品信號(hào)，并跟蹤信號(hào)，確保設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

3.開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)載電子產(chǎn)品的伺服控制系統(tǒng)

3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)載電子產(chǎn)品的伺服控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，處理器采用TMS320F2810芯片，它作為整個(gè)伺服系統(tǒng)的控制核心部分，主要就是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)控制策略與控制算法的，同時(shí)可以與人機(jī)界面進(jìn)行交互通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)載電子產(chǎn)品伺服系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理；同時(shí)，也可對(duì)伺服系統(tǒng)運(yùn)行安全進(jìn)行保護(hù)，在機(jī)載電子生產(chǎn)中發(fā)揮引導(dǎo)功能，給出危險(xiǎn)的報(bào)警顯示。采用EPM7128集成芯片，有效的將系統(tǒng)外部的光電編碼器信號(hào)，引用連接到系統(tǒng)的邏輯輸入與輸出端，有效的減輕伺服控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)工作難度，增強(qiáng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中的的靈活性。對(duì)于本次伺服控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

機(jī)載電子產(chǎn)品伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要就是能夠控制在機(jī)載電子產(chǎn)品中的天線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于其天線的控制與轉(zhuǎn)換操作；并且，還可以根據(jù)機(jī)載伺服系統(tǒng)跟蹤信息需求，對(duì)指定的機(jī)載電子產(chǎn)品目標(biāo)開(kāi)展實(shí)時(shí)的跟蹤。故此，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)中，其功能如下圖2所示：

圖2 伺服控制系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)自檢的功能：對(duì)于機(jī)載電子產(chǎn)品生產(chǎn)上電之后，首先系統(tǒng)就可以進(jìn)行產(chǎn)品的上電自檢，并能夠在隨后機(jī)載電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，根據(jù)伺服控制程序DCSS指令，周期性的自檢。

引導(dǎo)的功能：對(duì)于伺服控制系統(tǒng)，在接收到機(jī)載電子產(chǎn)品的引導(dǎo)角度指令之后，就可以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的天線定位到這個(gè)角度上，以達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，滿足引導(dǎo)控制功能。

掃描功能：對(duì)于本次設(shè)計(jì)的伺服控制系統(tǒng)中，當(dāng)接收了發(fā)送到機(jī)載電子產(chǎn)品扇掃的指令之后，就能夠根據(jù)載機(jī)坐標(biāo)系，伺服控制機(jī)載電子產(chǎn)品的天線，扇形進(jìn)行角度以及速度的掃描。

跟蹤的功能：開(kāi)發(fā)應(yīng)用伺服控制系統(tǒng)，可以在實(shí)際應(yīng)用中跟蹤記載電子產(chǎn)品狀況，能夠根據(jù)伺服控制系統(tǒng)中的跟蹤指令，對(duì)機(jī)載電子產(chǎn)品的控制天線將會(huì)進(jìn)入到跟蹤狀態(tài)，發(fā)揮跟蹤作用。

3.3 系統(tǒng)代碼實(shí)現(xiàn)

再用下式計(jì)算扇區(qū)號(hào)

為可以采用定點(diǎn)處理器進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算，對(duì)于伺服控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，須考慮系統(tǒng)參數(shù)因素，合理設(shè)置定表格示，見(jiàn)（4）式。

4.分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用效益

基于本次開(kāi)發(fā)的機(jī)載電子產(chǎn)品伺服控制系統(tǒng)，主要優(yōu)點(diǎn)是良好的穩(wěn)定性和可靠性，應(yīng)用高速集成控制器，可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度。通過(guò)可編程控制器件的控制，容易實(shí)現(xiàn)軟件算法，方便調(diào)試維護(hù)和系統(tǒng)升級(jí)。系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面，較高的集成度，可以節(jié)省能源，發(fā)揮積極應(yīng)用效益。

結(jié)論：綜上所述，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理器與可編程邏輯器件相結(jié)合的伺服控制系統(tǒng)，能夠提升機(jī)載電子產(chǎn)品伺服控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，發(fā)揮積極應(yīng)用價(jià)值，值得在實(shí)踐中推廣應(yīng)用該開(kāi)發(fā)方案。