基于单片机的两轴转台控制系统

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3 |- h) ~9 n1 v. w; G摘要:通过基于单片机的两轴转台控制系统设计，采用单片机编程,依据控制信号的变化情况设计了前馈补偿系
统，将PID复合校正控制算法应用于转台控制系统中，使转台具有更好的动、静态性能，更好地模拟飞行器的飞行
/ R  n$ y: N$ K) y0 @' v" O+ t' V& R状态，仿真实验结果证实了其可行性。
# H# u% k0 a$ J, W# X# s- `关键词:转台;单片机; PID 复合校正;前馈补偿
随着对飞行仿真器精度要求的不断提高，对转
3 k  d# w) C& X- T: f台伺服控制系统的要求也越来越高，这就必然要求
其控制系统有更好的合理性和有效性，使转台具有
% d# T2 c2 J6 B1 ]更好的动、静态性能。由于实际被控对象的稳态精
. j! y+ p  F5 Y! _/ j8 ?) O, T: k度和响应速度要求都很高，- -般的反馈校正方法通
4 a1 Z) g% Z# t3 M* I+ C- W/ n常很难满足控制要求，通过对仿真结果进行比较分
析，证明采用前馈控制和反馈控制相结合的复合校
正系统，成为提高转台性能的有效途径。
/ Z" B2 t4 Z. u3 p1控制 系统设计
* O1 _% g+ ~$ y9 t1.1
- ]: M3 ~  u. I4 U% h控制系统构成
7 B* B+ ]' H+ N; k- I转台两个轴控制系统结构和功能完全相同，控
% K/ C" f9 t* X; j2 J3 w7 U, f# {制相互独立，即为两套相互独立的控制系统，其结
* H$ r, |; O& A( E& ~
  [, M' U! @* S) Z构如图1所示。系统采用了单片机控制下的脉冲宽
" K8 T* q% X  N/ ^: B  D度调制器(PWM)，转台各轴分别由直流力矩电机
+ |* k! U) v& m直接驱动。测角系统采用旋转变压器与圆感应同步
( b) L% F$ d* y, ?; P: k器组成的双通道结构，与数字变换装置构成数字式
( U8 H5 [0 W8 g- Q角位置反馈回路，可以满足系统的精度和性能要
! ]/ }& g9 K; x% X& K求。高灵敏度的直流测速机直接构成连续式速度控
6 x1 R. z  ]/ w% H9 g2 V7 W制回路。每个轴的控制系统主要由控制器、数模转
: p% c2 b3 y/ `换、前馈补偿系统、力矩电机、测速电机、测角系
统等组成，接口电路包括数模转换、轴角位置转换
器等。采用AT89C51单片机作为该伺服系统的控制
器，能够保证系统快速性的实现，同时也能很好地
完成系统控制的形成、回路内的数据采集处理和监
% p# r9 B' F7 }- ~控管理，使系统的动态性能与安全可靠性都得到充
分的保证。为了改善系统的快速性和稳定性，采用
* o( [- f5 V% ~6 R* A
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系统采用了单片机控制下的脉冲宽度调制器(PWM)，转台各轴分别由直流力矩电机直接驱动