伺服控制与其应用讲义.ppt

伺服控制与其应用讲义伺服控制与其应用讲义伺服系统系统结构系统组成LOS系统dSPACE讨论什么是伺服控制u狭义伺服控制随动控制抗扰动控制u广义伺服控制执行机构举例－电机伺服控制、液压伺服控制、其他领域－舵机、轧钢、其他军工－？控制系统结构u典型控制前向通道、单位反馈u反馈控制反馈通道u前馈控制前馈补偿、改善动态性u内模控制模型抵消、提高鲁棒性控制系统组成u被控对象执行机构、负载u传感器反馈信号u控制器模拟控制器、数字控制器被控对象u电机电能机械能u电磁阀液压系统u其他电磁线圈、加热、压电陶瓷u军工？电机分类u直流电机力矩电机－直接驱动伺服电机－齿轮减速u交流电机异步电机同步电机步进电机无刷电机u特殊电机直线电机、旋转变压器直流电机u力矩电机力矩控制低速平稳应用－雷达天线u伺服电机齿轮减速输出力矩大应用－舵机PWM电机控制u双极性控制50％占空比低速平稳分辨率低u单极性控制换向信号分辨率高u空间矢量PWM三相、6线、死区传感器u位置传感器光电码盘，绝对、增量旋转变压器，单极、多级感应同步器，霍尔传感器，低精度u速度传感器位置传感器差分测速发电机u特殊传感器陀螺仪，直线位移精密伺服控制u航天领域惯性导航、天线、帆板控制u航空领域雷达天线、导引头u陆地领域火控系统u航海领域减摇，测控系统LOS应用u可见光间谍卫星、白天测星、望远镜、电视导引头u红外预警卫星、红外夜视、低空导航、红外导引头u微米波卫星数据链、多普勒雷达、雷达导引头u激光激光测距、激光告警、激光武器“鹦鹉螺鹦鹉螺”激光武器也称战术高能激光武器激光武器也称战术高能激光武器(THEL)，由，由激光器、指示追踪、火控雷达和指挥中心四个主要部分激光器、指示追踪、火控雷达和指挥中心四个主要部分组成。

其指挥控制中心可同时追踪组成其指挥控制中心可同时追踪15个目标，激光束照个目标，激光束照射靶标射靶标5秒钟即可摧毁目标，系统有效射程秒钟即可摧毁目标，系统有效射程10公里，如果公里，如果配以强大的电力支持，也可用于攻击飞机配以强大的电力支持，也可用于攻击飞机2005年年10月，洛克希德月，洛克希德·马丁公司交付了飞行转塔，它是机载激光器系马丁公司交付了飞行转塔，它是机载激光器系统中的最后一个分系统，在几乎两年内进行了广泛的改进，运抵爱德华统中的最后一个分系统，在几乎两年内进行了广泛的改进，运抵爱德华兹空军基地后开始装到机载激光器飞机上飞行转塔是光速控制兹空军基地后开始装到机载激光器飞机上飞行转塔是光速控制/火力控火力控制系统制系统(BCFC)的心脏，采用全套阵列的镜面和光学装置对大气影响和的心脏，采用全套阵列的镜面和光学装置对大气影响和飞行扰动进行修正，使高能激光束对准、到达并聚集到助推阶段的弹道飞行扰动进行修正，使高能激光束对准、到达并聚集到助推阶段的弹道导弹上系统组成u有效载荷可见光、红外、激光u框架平台2框架、4框架、5框架u伺服系统电机伺服u图像系统目标识别、目标跟踪视轴控制目的u视轴稳定相对于惯性系隔离运动抵抗扰动多框架u视轴跟踪目标跟踪捕获与跟踪火控铰链视轴控制原理u视轴稳定速度稳定回路单位反馈控制精度40uradu视轴跟踪位置随动回路前馈控制精度100角秒“鹦鹉螺鹦鹉螺”激光武器也称战术高激光武器也称战术高能激光武器能激光武器(THEL)，由激光器、，由激光器、指示追踪、火控雷达和指挥中心指示追踪、火控雷达和指挥中心四个主要部分组成。

其指挥控制四个主要部分组成其指挥控制中心可同时追踪中心可同时追踪15个目标，激光个目标，激光束照射靶标束照射靶标5秒钟即可摧毁目标，秒钟即可摧毁目标，系统有效射程系统有效射程10公里，如果配以公里，如果配以强大的电力支持，也可用于攻击强大的电力支持，也可用于攻击飞机视轴控制传感器u视轴稳定陀螺测速模拟量旋转变压器测速特殊模拟量u视轴跟踪图像识别串行通讯旋转变压器测位置特殊模拟量 陀螺仪u按控制量分角位置陀螺仪、角速率陀螺仪u按原理分机械陀螺仪：液浮、挠性、微机械、微硅光电陀螺仪：激光、光纤u主要性能指标长期稳定性°/h、短期稳定性°/h 、带宽、噪声、线性度、范围、标度因数等旋转变压器u极对数单级、多级u工作原理V=A*SIN(Wt)励磁电源：1KHz、28Vu角位置解调滤波法、鉴相法旋变解调模块视轴控制执行器u力矩电机工作电压28V堵转转矩4N.muPWM控制PWM频率20kHz双极性50％ u功率级MOSFET20kHzPWM输入50％ 应用案例  陀螺稳定系统参数陀螺稳定系统参数稳定性能 50 μrad俯仰转动角度+15° ~ -120°方位转动角度360°连续最大转动速度60° /sec最大转动加速度200° /sec2应用案例　　物理参数物理参数工作温度-15℃ ~ +45℃湿度10 ~ 95%功率小于240W输入电压18 ~ 36V DC主体重量24.2Kg主体尺寸（Φ X H）400 X 590mm应用案例  红外热像仪参数红外热像仪参数探测器类型量子阱焦平面，320×240视场角宽视场：18°× 13.5°，窄视场：4°× 3°空间分辨率宽视场：0.98mrad，窄视场：0.22mrad热灵敏度<0.03℃电子变焦4倍数字数字图像全动态14位图像数据视场切换时间小于0.5秒聚焦自动或手动应用案例  数码照像机参数数码照像机参数传感器类型CMOS像素1080万存储总量1GB视场角20°光圈自动光圈控制聚焦方式自动聚焦接口形式USB2.0讨论讨论。