基于DSP的机载光电稳瞄稳定环路数字控制实现
其中R为电机绕组电阻，L为电机绕组电感，U2表示调制电压输入，I表示流过电机绕组的电流，E为电机绕组反电势，J为负载转动惯量，M为电机输出力矩，ω为电机转速（即负载转速），Ce和Cm分别为电机的反电势常数和力矩常数。
这样可以得到整个电流环闭环结构形式如图3所示，图中Md为干扰力矩。
图3 电流环反馈框图
根据实际电路计算，得到电流环控制器为：
，其中 
（4）
3.1 控制器设计
光电稳瞄一般为两轴或三共模电感轴陀螺稳定平台，各个轴从控制系统的构成来讲，具有相似结构。两轴平台包括方位轴和俯仰轴，这里以方位轴为例进行控制器设计。
光电稳瞄系统所用陀螺为速率陀螺，从陀螺的资料手册上查得的陀螺数学模型[3]为：
（5）
式中:kg=10，ω=100Hz，ξ=0.707。
根据前面的分析建立经典控制系统Simulink仿真模型如图4所示。
图4 经典控制系统Simulink仿真模型
利用Simulink中的线性化工具将对象线性化，其结果作为sisotool控制器设计的基础，从sisotool工具箱中设计控制器：
（6）
设计后系统根轨迹和开环频率特性结果如图5所示。
图5 sisotool工具箱设计的控制器
从图中可以看出系统幅值裕度为12.4dB，相角裕度为51.6º。
3.2 控制系统仿真
将设计的控制器加入系统Simulink仿真模型得到系统阶跃响应结果如图6所示，频率特性如图7所示。
从图6中可以看出，超调量为24.4%，调节时间约为115ms
一体成型电感。从图7仿真频率特性可以看出，系统的带宽约为25Hz。 
图6 阶跃响应仿真结果
图7 仿真频率特性
4、数字控制硬件平台
数字控制硬件结构如图8所示。系统包括DSP芯片、A/D电路、D/A电路和信号调理电路。硬件平台核心器件是TMS320F2812数字信号处理芯片。TMS320F2812的最高运行频率可达150MHz，片上存储器最多达128K×16位的Flash存储器，最多达128K×16位的ROM，1K×16位的OPT ROM，两块4K×16位的单周期访问RAM，一块8K×16位的单周期访问RAM，两块1K×16位的单周绕行电感期访问RAM[4]。由于TMS320F2812片内RAM资源有限，系统中外扩了一片512K的RAM芯片。
图8 数字控制硬件结构框图
陀螺输出的电压经信号调一体成型电感理电路后进入A/D芯片，TMS320F2812从A/D芯片读入转换的电压数据，经算法计算后，DSP芯片将输出的值送入D/A芯片输出电压，输出的电压经电压跟随提高驱动能力后进入电机驱动电路，由力矩电机驱动陀螺稳定平台。
A/D转换芯片采用AnalogDevices公司的16位6通道模数转换芯片AD7656。此芯片输入电压范围为-10V～+10V。
陀螺输出信号要经过远距离传输，为了降低陀螺信号的噪声，稳瞄系统中采用差分形式传输陀螺输出信号。本设计中模数转换芯片AD7656为单端输入方式，因此需要将陀螺输出的差分信号转换成单端信号。转换电路采用AnalogDevices公司的AD620仪表放大器芯片，该芯片的1脚和8脚之间接的电阻 决定其放大倍数，放大倍数计算公式如下：
（7）
由式7可知，当电阻 为无穷大时放大倍数 ，本设计中选择放大倍数为1。
D/A转换芯片采用AnalogDevices公司的12位4通道数模转换芯片DAC8412，输出电压范围为-10V～+10V，输出的通道由DSP的地址低两位A1和A0选择。DAC8412芯片的±10V输入参考电压由AD688芯片产生。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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