电影经纬仪外转台随动系统的改造

　　引 言

　　电影经纬仪是六十年代进口的经纬仪，它的电控部分完全是模拟的，改造前存在以下问题：a)单杆归零后，外台失控停不下来;b) 高低总飞车;c)电感式位移传感器没有绝对零点。但是由于其具有高精度的轴系、高精度21位增量式编码器和透过率高的光路，所以有对其进行改造的必要。针对以上情况对其进行如下改造：保留原方位、高低力矩电机，采用 IGBT 组件 H 桥式 PWM 控制功率放大器取代原功率放大器和改用全数字的伺服控制。保留原21 位增量式码盘及光路系统，改造其全部电路部分，作为方位和高低的位置及速度检测元件。外转台驱动仍采用原直流电动机及传动机构，改用 IGBT 组件 H 桥式 PWM 控制功率放大器和全数字的伺服控制，增加一个带绝对零点的光栅尺作为位置偏差检测元件，组成速度、位置双闭环系统，实现外转台随动。伺服控制器采用以嵌入式 PC104 工控机为核心的计算机系统，完成方位、高低系统的控制，同时采用复合控制、全数字 PID 控制和 CPLD 技术完成外转台的随动控制。实现了伺服控制器的模块化、标准化和全数字化。

　　1 电影经纬仪改造外转台随动系统的组成

　　改造后外转台随动系统具体组成如下：采用带绝对零点高分辨率的直线型光栅尺取代原系统的浮动零点的感应式位移传感器来测量外转台与方位的相对位置偏差值，采用原分辨率为 0.00085°/s 的测速机测量外转台的速度，构成外转台位置、速度双闭环控制，引入方位速度构成外转台复合控制，实现外转台随动。外转台随动系统的伺服控制器的构成框图如图1。

　　2 电影经纬仪改造外转台随动系统改造的关键技术

　　外转台随动系统实现的关键技术是采用了复合控制，复合控制是一种既按偏差又按输入信号导数共同控制的系统。在光电跟踪系统中增加前馈控制可以有效地提高控制精度，但又不影响原闭环部分的稳定性，较好地解决了精度与稳定性之间的矛盾。此外，应用复合控制还可以减少过渡误差，构成最佳控制系统，也可以减小随机误差影响[1]。外转台复合控制随动系统如图2，A是内转台光电跟踪系统，目标èi在飞行时，A 跟踪目标同时输出信息èo1引导外转台随动系统 B 跟踪 A。A 系统经 Gf(s)向B系统提供前馈信号，则B系统跟踪误差为

　　当Gf(s)=G2(s)/G4(s),则 θ→0。系统特征方程为二系统特征方程之积，所以当内台及外台各自都是稳定的，则引入前馈后 B仍是稳定的，否则将是不稳定的。

　　3 电影经纬仪外转台随动系统改造的具体实现