基于DSP的机载光电稳瞄稳定环路数字控制实现
5、试验与分析
a) 通道精度测试
1) A/D电路精度测试
用标准电压源测试A/D电路的采样精度,测试结果如图9所示。图中横轴为输入到A/D电路的标准电压源电压值,纵轴为AD7656芯片转换出的数据,图中黑点为实际测试的数据点,直线为理想状态下的A/D电路采样曲线。
可以看出,测试的数据点基本上位于理想A/D电路采样曲线上,为此算法中不需要对A/D电路采样的数据进行补偿。
图9 A/D电路精度测试结果
2) D/A电路精度测试
通过输出标定值来标定D/A电路的输出精度,测试结果如图10所示。图中横轴为DAC8412要输出的标定电压值数据,纵轴为D/A电路实际输出的电压值,图中黑点为实际测试的数据点,直线三脚电感为理想状态下的D/A电路输出曲线。
可以看出,测试的数据点基本上位于理想D/A电路输出曲线上,为此算法中不需要对D/A电路输出的电压值进行补偿。
b) 伺服周期的设定
采样周期是数字控制系统的一个非常重要的指标,高性能伺服控制系统一般采样率不小于1KHz,为此要测量算法运行所需的时间,确保其在伺服周期内完成。
图10 D/A电路精度测试结果
利用DSP的IO口,在算法运行之前置IO口为低电平,算法运行之后置IO口为高电平,从示波器测量出低电平的塑封电感时间即为算法运行所需时间,测试结果如图11所示。可以看出算法运行所需时间为55 ,满足一般高精度数字控制系统的控制频率为1kHz要求。本设计中设定采样周期1ms。
图11 算法运行所需时间测试结果
c) 控制系统动态测试
1) 阶跃响应
为系统加入阶跃信号,用示波器测量得到阶跃大功率电感响应曲线如图12所示。图中上方的曲线为给定阶跃信号曲线,下方的曲线为系统的响应曲线。可以看出,上升时间约为20ms,峰值时间约为40ms,调节时间约为100ms,超调量约为37%。
绕行电感器
图12 系统阶跃响应曲线
2) 系统频率特性
经扫频得到系统的闭环特性曲线如图13所示。从图13可以看出,系统带宽约为17Hz。
6、结论
稳定环路是光电稳瞄系统的关键,影响到光电稳瞄的稳定性能。论文设计的控制器可以满足光电稳瞄的应用需求,搭建的数字控制硬件平台为在机载光电稳瞄控制中实现复杂的算法建立了实现平台。从仿真和试验的结果可以看出,数字控制实现机载光电稳瞄稳定控制设计简单且可靠,系统稳定性能和动态品质较好。数字控制电感器生产在机载光电稳瞄稳定环路控制中得到了成功应用,系统稳定控制器的设计和调试变得简单、灵活、高效。论文也为其它复杂算法在机载光电稳瞄中应用打下了基础。
图13 系统的闭环特性曲线
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