测试转台伺服系统方案

收稿日期:2004-01-14;修回日期:2004-06-21。

作者简介:翟坤(1979-),男,博士研究生,主要研究方向为飞行器动力学建模与控制。

采用xPC 实现转台的位置伺服系统翟 坤,杨 涤,刘振刚,曲 溪(哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001)摘 要:采用Matlab 的Simulink 组件设计了转台的位置伺服系统,并进行数学仿真验证。

结合Matlab 的xPC 组件,搭建实时仿真平台,进行半物理仿真。

为了实现转台的位置伺服稳定无超调,引入安排过渡过程的设计方法,实验结果表明xPC 平台具有实时性,易构造,易操作等优点,设计的位置伺服系统达到了预期的效果。

关键词:位置伺服系统;安排过渡过程;实时仿真中图分类号:TP391.9 文献标识码:AApplication of xPC method to realize the turntable s position servo systemZHAI Kun,YANG Di,LIU Zhen gang,QU Xi(Department of Astronautic Engineering ,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)Abstract:The turntable s position servo system is de signed and simulated using Simulink one component of M atlab.Ba sed on xPC another component of M atlab the re al time sim ulation platform is c onstructe d a nd simulated w ith some hardw a re in the loop.In order to e nsure that the turntable s posit ion servo is stable and free of overshoot,the transition proce ss arranging method is introduced.The experim ental results indicate that xPC platform ha s the ad va ntage s of real tim e running,easy c onstructing,handy operat ing,and that the designed position servo system achieve s the expected effect.Key words:position se rvo system;transition process arranging;real t ime simulation1 引 言很多情况下,我们采用MATLAB 的Simulink 工具对设计对象的控制系统进行数学仿真验证。

河南科技上选择、硬件电路设计、研制和调试、应用软件设计、程序编制、调试、仪表结构设计。

3.仪表性能测定阶段。

测试仪表是否达到第一步设定任务。

图2介绍以上各阶段的开发工作。

三、智能型传感器的开发策略和特点1.智能型传感器的开发策略。

（1）在规定时间内设定超声波发射和回波接收的次数，并求出超声波一次传输时间的平均值。

若在规定时间内，没有收到设定的规定次数有效回波，就认为发射或接收系统异常，并给出显示信息。

（2）结合温度传感器测量当前的温度值，运用有关公式，计算出较为精确的液位数值。

（3）人机交互功能。

液晶显示可方便地观察到当前的液位值，通过按键进行选择三种工作模式。

（4）与外部通讯的功能。

2.智能型超声波液位传感器具有传统超声波传感器不具有的特点。

（1）测量精度较高，测量精度取决于智能传感器控制芯片的计数频率，通过修改计数频率可以修改测量的精度。

另外，传感器的测量精度与温度有关系，该智能型超声波传感器可进行温度补偿，提高了测量的精度。

（2）具有诊断功能。

设定超声波的在1s 接收有效回波10次，若未收到10次有效回波，认为接收或发送系统异常，给出异常信息。

（3）具有计算、补偿功能。

采用一定的算法，将10次测量的结果排序，取中间6位，求其平均值，并将温度值进行补偿计算。

（4）通讯功能。

液位信息为数字量，将数字量转变成4～20mA 模拟量输出，模拟电流量有利于传输，抗干扰能力强；将液位信息通过异步串行通讯传给上位机；以太网数据传输，实现远距离传输液位信息。

智能型传感器具有自动测量、高精度、功能扩展容易、与外部通讯功能，完全能适应工业控制体系的网络化、集成化、智能化发展的要求。

图2智能型传感器应用系统开发开始确定系统功能、性能指标单片机的选择、软硬件的划分硬件结构设计软件结构设计相关器件的选择及逻辑设计算法设计及软件流程设计样机设计加工硬件调试软件调试源程序编写软硬件联机软件固化脱机运行系统开发完成光电跟踪仪伺服系统计算机接收光电传感器送来的目标位置偏差信号，经过一定的算法运算和信号处理后，送伺服控制器驱动转台带动光电传感器，使光电传感器的光轴指向目标，达到自动跟踪目的。

ISSN 100020054CN 1122223 N 清华大学学报(自然科学版)J T singhua U niv (Sci &Tech ),2004年第44卷第8期2004,V o l .44,N o .813 37105421056高精密伺服转台控制系统的设计黄令龙,　郭阳宽,　蒋培军,　李　晟,　李庆祥,　陈张玮(清华大学精密仪器与机械学系,北京100084)收稿日期:2003210227作者简介:黄令龙(19782),男(汉),四川,硕士研究生。

通讯联系人:李庆祥,教授,博士生导师,E 2m ail :liqx @p i m .tsinghua .edu .cn摘　要:该文设计并研制了高精密伺服转台的控制系统。

该控制系统采用圆光栅作为转台位移检测工具,采用了数字位置环和模拟电流环共同组成双闭环随动系统,其中位置控制器是带有速度前馈和加速度前馈的数字P I D 伺服滤波器。

实验结果表明,该转台运行1.148h 过程中位置伺服精度在±1″范围内,控制系统速度阶跃响应时间小于50m s ;运动稳定,速度变化范围小于±10%,满足高精密伺服转台位置伺服的精度要求。

关键词:导航系统;高精密伺服转台;前馈控制;圆光栅中图分类号:V 249.32文献标识码:A文章编号:100020054(2004)0821054203Con trol system for h igh -prec isionturn tableH UANG L ing long ,GUO Ya ngkua n ,J I A NG Pe ijun ,L I S he ng ,L IQ ingxia ng ,CHEN Zha ngw e i(D epart men t of Prec ision I n stru men ts and M echanology ,Tsi nghua Un iversity ,Be ij i ng 100084,Chi na )Abstract :H igh 2p recisi on servo turn tables are w idely used in inertial navigati on system s,w here their p recisi on m ainly depends on the contro l system.T h is paper describes a contro l system developed fo r a set of h igh 2p recisi on servo turn tables .T he system has a double clo sed 2loop contro l system w ith a digital po siti oning loop and an analog current loop.A circular grating is used fo r accuratepo siti oning .T he digital singnal p rocesso r (D SP )based po siti oncontro ller com bines a P I D servo w ith velocity feedfo r w ard and accelerati on feedfo r w ard contro l to i m p rove perfo rm ance .T estresults show ed that the po siti oning p recisi on w as w ithin ±1″during stable operati on of 1.148h .T he step response interval is less than 50m s and mo ti on fluctuati ons are less than ±10%,so the system p rovides accurate po siti oning servo contro l .Key words :navigati on system;h igh 2p recisi on servo turn table;feedfo r w ard contro l;circular grating惯性导航系统在现代化技术中,尤其是在国防技术中,占有非常重要的地位。

伺服转台工作原理(二)伺服转台工作原理简介伺服转台（Servo Motor）是一种常见的自动控制设备，广泛应用于机械、电子和自动化领域。

它通过电信号控制电机的转动，具有高速、高精度和稳定性的特点。

结构伺服转台主要由电机、减速器、位置传感器和控制器组成。

•电机：通常采用直流电机或步进电机，能够提供足够的转矩和速度。

•减速器：将电机的高速旋转转换为较低的输出速度，提供更精确的转台运动。

•位置传感器：用于反馈转台当前的角度或位置信息，常见的有光电编码器、磁性编码器等感应器。

•控制器：接收外部指令，通过对电机施加电压、电流调节转台的位置和速度。

工作过程1.目标设定：用户通过控制器设定转台的目标角度或位置。

2.信号传输：用户设定的目标信号经过控制器，以适当的信号形式传递给电机驱动电路。

3.电机驱动：电机驱动电路将输入信号转换为电压、电流，以控制电机的转速和转向。

4.位置反馈：位置传感器检测实际转台的位置，将位置信息反馈给控制器。

5.误差计算：控制器将目标位置与实际位置进行比较，计算出误差值。

6.调节控制：根据误差值，控制器调节电机的驱动信号，使得转台逐渐接近目标位置。

7.稳定控制：控制器对电机的驱动信号进行持续调节，使得转台稳定在目标位置。

原理解析伺服转台的工作原理可以简化为一个反馈控制系统，其中控制器根据反馈信息来调节输出信号，从而实现对转台位置的精确控制。

•反馈控制：通过位置传感器获得实际位置信息，与目标位置进行比较，得到误差信号。

•控制算法：控制器根据误差信号算法来计算输出信号，调节电机驱动的电压和电流。

•闭环控制：控制器根据误差信号反复进行调节变化，使得转台逐渐接近目标位置，实现闭环控制。

伺服转台的高速、高精度和稳定性源于以下特点：•响应迅速：控制器根据反馈信息实时调节输出信号，使转台迅速响应目标位置的变化。

•位置精确：通过使用精密的位置传感器和控制算法，可以实现对转台位置的精确控制。

•抗干扰能力强：反馈控制系统能够通过监测和调整来消除干扰信号，保持稳定的工作状态。

第35卷第5期2019年10月・结构设计・电各机械工程Electro -Mechanical EngineeringDOI ：10. 19659/j. issn. 1008-5300. 2019. 05. 002高精密单轴伺服转台结构设计”孟鹏，顾立彬，赵选荣(中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西西安710068)摘 要：文中从总体需求出发，设计了一台高精密单轴伺服转台。

根据总体技术指标要求，确定转台 与安装平台及负载的接口尺寸；通过计算转台承受的负载和实际工况，选择直流力矩电机直接套轴驱动的传动方式；依据光栅测角传感器特点，选择单光栅与2个读数头结合的方式来提高测角精度。

采用有限元分析方法完成转台的静力学性能分析和动力学模态分析，得出在仿真条件下转台的应力 分布和位移分布情况以及转台前6阶振型和固有频率。

结果表明，该型转台满足系统的技术指标要求，设计合理可行。

关键词：单轴；伺服转台；静力学分析;模态分析中图分类号:TN820.3 文献标识码：A 文章编号：1008 -5300 (2019) 05 -0004 -05Structure Design of High Accuracy and Single-axis Servo TurntableMENG Peng,GU Li-bin,ZHAO Xuan-rong(The 20th Research Institute of CETC , Xi'an 710068 , China )Abstract : A high precision single axis-servo turntable is designed from the overall requirement in this paper.According to the requirements of the overall technical index , the interface sizes of the turntable , the install ­ation platform and the loads are determined. By calculating the load of the turntable and the actual work condi ­tions ,the transmission mode of direct sleeve shaft drive of the DC torque motor is selected. According to the characteristics of the grating angle measuring sensor , the combination of a single grating and two reading heads is selected to improve the angle measuring accuracy. The static performance analysis and dynamic modalanalysis of the turntable are completed by finite element analysis method. The stress distribution and displacementdistribution of the turntable as well as the first six vibration modes and natural frequencies of the turntable areobtained under simulation conditions. The results show that the turntable meets the technical requirements ofthe system and the design is reasonable and feasible.Key words : single axis ; servo turntable ； static analysis ； modal analysis引言随着国防工业及现代装备制造业的高速发展，伺服转台的应用范围也日益广泛。

小型光电伺服转台的设计及误差分析摘要：小型光电伺服转台能够实现目标的精准捕捉与记录、跟踪，是科学技术发展的新产物。

但在投入使用之前，要对有关转台的结构设计进行实验和记录，只有相关结构设计通过了测试才能够转而进入生产环节。

转台的测验内容主要包括方位和俯仰轴系误差。

本文将对相关设计及测验误差进行深入的讨论。

关键词：伺服转台；结构设计；误差分析引言：小型光电伺服转台是小型光电跟踪系统当中的重要组成部分，该系统能够进行精准的目标捕捉和跟踪，是防空武器精准程度提升的重要依仗技术，在未来的防空武器改进与完善过程中能够发挥重要的作用。

为了使得相关转台的误差能够降到最低，再进行相应结构设计师，技术研究人员多半会力求使其结构变得更加简洁方便，轻巧容易携带。

但与此同时也应当注意相关设计的刚强度。

为了使得相关小型光电伺服转台的设计能够满足相应的系统完善要求，应当对其设计和误差进行深入的研究与分析。

1.结构设计分析虽然小型光电伺服转台的体积较小，也较为轻便，但结构设计仍然较为复杂。

通常情况下，伺服状态都会选用立轴叉型俯仰结构来进行设计，有时相关技术研究人员为了使得光电伺服转台的机动性能够得到最大化的优化。

然后尝试使用模块化的设计，来将伺服转台分为三个部分，第1部分是方位模块，第2部分是俯仰模块，第3部分是三角架。

每个模块之间采用柔性配合原理来帮助进行状态精度的保持，并且还采用较为便捷和容易上手的分解和连接措施，来帮助进行相关转台的使用和运输。

换句话说，倘若相关工作人员想要进行小型光电伺服转台的使用，便可以将已经拆卸的三部分通过快捷的方式连接成一个整体进行使用。

倘若工作人员想要将其通过便利的方式进行运输，便可以在较短的时间内将三部分拆卸下来便于携带。

需要注意的是，小型光电伺服转台三脚架使用的是螺纹伸缩竿，螺纹缩竿的使用能够帮助小型光电伺服转台进行目标瞄准，并且在相应小型光电伺服状态的工作过程中，保证相关设备的稳定性。

只要进行螺纹伸缩竿的调整就可以让小型光电伺服转台的水准器瞄准目标。