基于DSP的火炮随动系统控制器研制仿真+电路图(2)
在这些背景下，本论文设计了基于DSP的全数字火炮随动控制系统。
1.2 发展现状及趋势
1.3 本文工作
本系统主要是针对某型火炮设计的随动控制系统，完成器件选型、数据处理单元、通讯模块等软硬件以及控制算法的设计及调试，使系统能够达到总体设计指标要求，做到对随动系统的实时和精确控制。
2 火炮随动控制系统
2.1 随动控制系统的基本概念
随动系统（又称伺服系统）是构成自动化体系的基本环节，它是由若干元件和部件组成的、具有功率放大作用的一种自动控制体系，他的输出量总是相当精确的跟随输入量的变化而变化，或者说，它的输出量总是复现输入量。
随着我国四个现代化的向前推进，随动系统在我国工农业生产、国防与科学技术各个部门越来越获得广泛的应用。例如，仿型铣床的光电跟踪系统，自动车床的定位与进给系统，各种自动化仪表中的一些量测与记录系统，雷达天线控制系统，髙射火炮自动跟踪系统，舰艇火炮与仪表的自动稳定系统，各种导弹的自动导引系统，卫星与宇航工具的自动驾驶系统等等。
随动系统的基本职能是对信号进行功率放大，保证有足够的能量推动负载（被控对象）按输入信号的规律运动（即输出），并使输入与输出之间的偏差不超出允许的误差范围。
火炮随动控制系统是以火炮位置作为控制对象的自动控制系统，其主要任务是实时接收火控系统传来的目标位置并进行稳定的追踪。
2.2 火炮随动控制系统的基本组成
火炮随动控制系统一般由随动控制单元、测量部件及执行部件组成[2]。
1) 随动控制单元
随动控制单元处于整个系统的核心，由DSP芯片及外围电路构成，负责数据的交换与处理。其作用是获取手动操作按钮发出的指令信息，通过测量部件采样受控对象当前的方位信息，比较并计算这两个量的偏差，并向执行部件发出调整方位的数据信息。
2) 测量部件
测量部件采用光电编码器，它位于反馈回路上，将受控对象的位置数据信息反馈到随动控制单元，使随动控制系统能够对受控对象将要做出的运动做出正确的响应。它的精度直接关系到随动控制系统控制的精度。
3) 执行部件
执行部件由伺服电动机及其驱动电路、减速器构成。其作用是接受随动控制单元送出的控制量，通过减速器，带动受控对象向定量运动。它起到传递速度、扭矩的作用，可按照一定的减速比调节执行电机的转速和扭矩的输出。
火炮随动控制系统的原理框图如图2.1所示：
图2.1 火炮随动控制系统的原理框图
2.3 硬件需求分析
2.3.1 伺服电机的选择
1) 电机的选择依据
伺服电动机分交、直流两类。直流伺服电动机具有良好的线性调节特性且调速范围宽广、快速的时间响应、过载能力较强、热动和制动转矩较大。交流电机结构简单，价格便宜，文护方便，但起动及调速特性不如直流电机。由于直流电机具有良好的调速性能，在许多调速性能要求较高的场合，得到广泛使用。
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易。无刷电机相对来说惯量小。由于火炮随动系统要求启动转矩大，故应选择直流有刷的伺服电机。
电机的选择还需考虑到以下问题[4]：