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三軸慣性陀螺測試轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的研制
摘要：介紹了三軸慣性陀螺測試轉(zhuǎn)臺的工作方式及其控制系統(tǒng)的功能，研究了以８０５１單片機為系統(tǒng)控制核心的轉(zhuǎn)臺控制器的硬件及軟件設(shè)計問題，提出了采用８０５１單片機及Ｉｎｔｅｌ ８２５４定時／計數(shù)器對步進電機進行開環(huán)位置及速度控制的解決方案。關(guān)鍵詞：陀螺測試轉(zhuǎn)臺 單片機 步進電機 運動控制
導(dǎo)航系統(tǒng)是飛行器的重要組成部分。慣性陀螺儀表普遍應(yīng)用于各種類型的飛行器的導(dǎo)航系統(tǒng)中，它反映了飛行器的飛行姿態(tài)以及其它重要導(dǎo)航信息，保證了人為或自動駕駛儀對飛行器進行控制的安全性與準確性。為了確保慣性陀螺儀表工作的可靠性，需要對儀表進行定期的校驗，用測試轉(zhuǎn)臺測試陀螺儀表是比較常用的方法。某機場所使用的測試轉(zhuǎn)臺大部分存在老化嚴重以及功能單一的問題，尤其是部分轉(zhuǎn)臺還是老式的手動轉(zhuǎn)臺，很難保證校準精度，所以需要研制新型數(shù)字化的低成本的高精度陀螺測試轉(zhuǎn)臺及其控制系統(tǒng)。
１ 陀螺測試轉(zhuǎn)臺及其控制系統(tǒng)介紹
陀螺測試轉(zhuǎn)臺主要由高精度轉(zhuǎn)臺及其控制系統(tǒng)組成。三軸轉(zhuǎn)臺由ψ軸轉(zhuǎn)臺、θ軸轉(zhuǎn)臺、φ軸轉(zhuǎn)臺三個子系統(tǒng)組成，分別實現(xiàn)三個軸的轉(zhuǎn)動。各子系統(tǒng)由臺體、驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)以及執(zhí)行機構(gòu)組成。選用步進電機作為各子系統(tǒng)驅(qū)動裝置，經(jīng)蝸輪蝸桿及齒輪減速后輸出旋轉(zhuǎn)運動。轉(zhuǎn)臺的三個子系統(tǒng)中，θ軸轉(zhuǎn)臺固定在ψ軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上，φ軸轉(zhuǎn)臺固定在θ軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上。將被測試陀螺儀表固定于φ軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)盤上，按測試要求控制轉(zhuǎn)臺各軸進行旋轉(zhuǎn)，模擬飛機飛行中的各種姿態(tài)，陀螺儀表則輸出相應(yīng)的姿態(tài)信息，比較轉(zhuǎn)臺的姿態(tài)與儀表的輸出即可校對儀表偏差。
各子系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)由其控制器控制�？刂破鞯闹饕δ苁墙邮詹僮魅藛T的控制指令，對控制面板輸入的控制參數(shù)進行計算或轉(zhuǎn)換，變?yōu)椴竭M電機的運轉(zhuǎn)控制信號，輸出到測試轉(zhuǎn)臺；轉(zhuǎn)臺在控制器的控制下可工作在速度、轉(zhuǎn)角、自動等模式；轉(zhuǎn)臺控制器能夠與上位計算機進行串行通訊，并執(zhí)行上位計算機的控制指令。轉(zhuǎn)臺與控制器之間通過航空插頭連接起來，其傳輸?shù)男盘柊ú竭M電機的驅(qū)動信號和慣性陀螺儀的反饋信號。
２ 轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計
轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)主要由面板控制模塊、控制面板及液晶顯示屏、各子系統(tǒng)軸控模塊、步進電機驅(qū)動器和機箱、電源等組成，圖１為系統(tǒng)硬件組成示意圖。面板控制模塊和各子系統(tǒng)軸控模塊均采用Ａｔｍｅｌ ＡＴ８９Ｃ５２單片機作為控制核心。液晶屏采用ＳＥＩＫＯ ＥＰＳＯＮ公司生產(chǎn)的ＳＥＤ１３３５液晶顯示屏及其控制電路，其顯示ＲＡＭ具有字符和圖形顯示特區(qū)，通過字符發(fā)生器不僅可以調(diào)用固化的１６０種點陣字符，還可以擴展其它需要的字符。步進電機驅(qū)動器采用ＲＯＲＺＥ公司的ＲＤ－０２３ＭＳ兩相步進電機驅(qū)動器。
２．１ 控制面板的管理
[1] [2] [3] [4] [5]
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