单轴高频角振动转台控制系统实验研究

2018-05-21陈虹丽于立君

实验室研究与探索 2018年3期

陈虹丽, 刘磊, 李强, 于立君

(1.哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨 150001;2.哈尔滨工业大学空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨 150001)

0 引言

随着科研能力的进步，对惯性系统的性能需求愈加严苛，惯性元件的精度也需要跟着提高，对惯性元件的标定设备转台的性能也需要提高[1]，为了满足对惯性器件高性能的要求，需要研究出高精度的转台，也即要提高转台控制系统的性能，提高控制系统的性能主要体现在提高运算性能和改善控制算法上[2-3]。系统的运算性能包括了运算速度和运算精度。

高频角振动台是转台的一种类型，主要用来测量陀螺的动态特性，需要无稳态误差地跟踪给定信号，需要能跟踪周期性的给定信号[4]。

角振动台控制系统要求是一个实时系统[5]，对于一般性能指标的转台，可以采用Windows+RTX的方案编写转台控制算法，但是,由于Windows系统的运行机理是基于消息机制的，因此不可能实现本质上的实时性，RTX是一款可以嵌入Windows系统的实时操作内核，但RTX也是基于Windows实现的，因此并不是强实时系统，只能到微秒级的定时精度。为了提高系统的实时性，针对角振动台控制系统的运算量和速度要求，本文使用DSP[6-8]器件作为控制器，同时使用FPGA作为辅助芯片，DSP实现控制算法，FPGA为DSP搭建数据通道[9]，上位机采用工控机，使用WindowsXP系统，主要负责实时数据显示和指令发送。