大型光束定向器控制系统

　　1引言

　　1996年ContravesBrashearSystems公司，(cBs)接到一制作两用途光机系统的任务，即一望远镜目标跟踪光学输入设备，同时作为激光束定向聚焦机构。这种定向、跟踪、光束定向系统的关键部分是一大型、快速、高精度、低抖动的多轴万向架和同时具有目标跟踪和光束定向功能的控制系统.满足这些要求的望远镜、万向架及控制系统称之为光束定向系统(BeamDireetorAssembly，BDA)，山CBS设计制造并于1998年1月交货。

        2设计、制造中的难度

　　此计划的难度之一是如何最大限度地利用现成的元件以减少制造成本和开发时间.Contraves的系统尽可能利用已商品化的硬件，以提供较低的系统成本和尽可能早的交货日期。只有在商品化技术(如编码器接口)不敷应用时，Contraves才集中精力于设计制造。

　　两种方法用于最大程度地利用商品化产品。第一种是尽可能利用市场上的产品，第二种是尽可能地利用新型快速计算机的计算能力实现以前专用硬件的功能。在这种情况下，　　如何使以前的算法和新算法结合，并使之适用于新的处理器结构，成为一道难题。本文将主要阐述此系统的软件和电气设计以及为满足要求而采用的特殊技术，尽可能略去此系统的机械和光学部分。

　　3系统描述

　　BDA包含一个三轴万向架装置用来安放光束定位望远镜以及附加传感器。万向架内部有传递激光束到望远镜的库德(Coude )光路，为共用此光路的孔径相机提供返回光路，信号线、电源线，冷却液。万向架装置还包括电机，编码器，电缆，冷却管，电缆捆，以及方位轴、俯仰轴、四通俯仰轴(分别记为AZ,EL和XEL)的轴承等。

      　光束定向控制器(Beam Director As-sembly, BDAC)控制万向架电机和编码器，为其提供编码器激励，电机驱动，电机换向，脉冲、齿隙效应补偿，以及命令处理和控制，使万向架轴按主计算机发来的命令运动。

　　4 BDA控制器描述

　　总体设计包括一块放置摩托罗拉MVMI:-162单板计算机(Single Board com-puter, SBC)的底板和一块与其他子系统通信的映射内存板。

　　BD八控制器通过使各计算机能共用数据的系统共用存储器接口(System Shared   Memory Interface,SSMI)与主计算机连接，映射内存板以高速光纤连接各VME底板，由此实现SSMI,　　摩托罗拉MVME-162单板计算机采用带有浮点单元的MC68040增强型32 bit微处理机，具有相当多的一硬件功能，包括:串行接口，以太网控制器，SCSI硬盘控制器，8MDRAM , 1 M内存，多个时钟/定时器，以及四个工业级(IP)插座。IP模块提供到外部的模拟或数字的连接，如电机驱动，位置反馈，这些IP置于MVME-162板上。BDAC设计中用到了四种IP模块:a)数字I/O,b)数模转换，c)模数转换，d)高速串行连接。   一个SBC是次主处理器，另外三个是轴控制器。主控制器始终对总体控制和与外部的通信进行监督，轴控制器的任务是完成闭　　环并控制一个轴。