基于TMS320F2812的某型光電跟瞄平臺控制電路設計

摘要：為了實現光電跟瞄平臺的控制回路功能，通過分析其系統構成以及伺服平臺控制器進行數字化設計的必要性，提出了基于TMS320F28 12的一種全數字穩定平臺伺服系統的設計，實現了DSP數字電路和電機驅動電路的設計驗證工作。試驗結果表明該電路較好地滿足了控制回路的需求，控制精度高，運算實時性好。
關鍵詞：TMS320F2812；穩定平臺；數字伺服系統；DSP

0 引言
穩定跟蹤平臺由于能隔離載體(戰車、導彈、飛機、艦船)的運動，對目標進行自動跟蹤，所以在現代武器系統中得到了廣泛的應用。對于各種車載、艦載、機載和彈載類光電成像設備，要求在載體的運動過程中成像清晰。穩定平臺的主要功能是：保證視軸穩定，克服載體姿態變化對跟蹤系統的影響，同時要在控制指令的驅動下完成對目標的捕獲和跟蹤。它的成像穩定一般有三種方式：機械穩像、光學穩像、電子穩像。機械穩像一般有陀螺直接穩像和穩定平臺穩像兩種。陀螺直接穩像通過將被穩定的光學系統或成像器件安裝到一個旋轉的陀螺上，利用陀螺的自穩定特性實現視軸的穩定；穩定平臺穩像是將光學系統及成像器件安裝在一個裝有慣性傳感器陀螺的平臺上，形成陀螺穩定平臺。
通過對穩定平臺數字控制器進行需求分析以及對硬件性能方面的比較之后，該系統電路的處理器選用TI公司的TMS320F2812。這是一款用于數字控制處理領域的高性能數字信號處理器，最高工作頻率可達150 MHz，是目前廣泛用于電機控制領域的32位定點DSP芯片。乘法運算是CPU運算中最費時的一種運算，在處理乘法運算方面，F2812的CPU集成了一個16×16位的硬件乘法器，能夠很方便地進行16×16位和32×32位的乘法運算。F2812具有數字信號處理能力、強大的事件管理能力以及嵌入式控制功能。本文基于TMS320F2812設計了一套穩定平臺控制電路。

1 系統組成及描述
穩定平臺系統主要由臺體及控制電路組成。其中臺體由框架、測角器、電機和測速陀螺組成。穩定平臺根據使用要求的不同可以由兩軸、三軸及多軸組成，下面著重介紹兩軸穩定平臺的系統組成，如圖1所示。

圖中：1為方位電機；2為方位旋轉變壓器；3為俯仰旋轉變壓器；4為俯仰電機；5，6為光纖陀螺：7為光學系統及紅外探測器。
該穩定平臺具有方位和俯仰基本相同的兩套穩定控制回路，通過這兩套控制回路使平臺在空間具有了穩定視線功能。在此基礎上，由平臺、成像系統和圖像跟蹤器構成目標跟蹤控制回路。

平臺利用速率陀螺來測量臺體在偏航和俯仰方向上的空間角速率，構成速率穩定回路，回路結構簡如圖2所示。當載體運動產生的干擾力矩作用于平臺時，臺體產生的角速率被陀螺敏感，其輸出電壓經過控制電路處理后送給力矩電機產生相反的力矩來平衡干擾力矩從而使光軸對慣性空間穩定。