本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)控制裝置。

背景技術(shù)：

雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)是地面半實(shí)物仿真的關(guān)鍵設(shè)備，用于模擬飛行器在空中的各種姿態(tài)和動(dòng)作。雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的工作原理為：將高精度的慣性器件如陀螺儀、導(dǎo)引頭等安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上，將飛行器在空中的各種姿態(tài)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使陀螺儀、導(dǎo)引頭等敏感飛行狀態(tài)的姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)，復(fù)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)時(shí)的各種動(dòng)力學(xué)特性，獲得充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，以達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

為實(shí)現(xiàn)雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的自動(dòng)、連續(xù)、精確復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化規(guī)律，需要對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)控制裝置，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)行位置、速率實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)具備良好的定位精度、速率精度和速率平穩(wěn)性，提高雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)的仿真數(shù)據(jù)精度。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)控制裝置，包括工控機(jī)、PLC控制器、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和編碼器，所述工控機(jī)用于發(fā)送控制指令；所述PLC控制器用于接受工控機(jī)發(fā)送的控制指令，并將所述控制指令進(jìn)行處理和發(fā)送；所述驅(qū)動(dòng)器用于接受來自PLC控制器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；所述編碼器用于采集轉(zhuǎn)臺(tái)位置信息；

所述工控機(jī)連接PLC控制器，PLC控制器分別連接驅(qū)動(dòng)器和編碼器，所述驅(qū)動(dòng)器連接電機(jī)；所述PLC控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制電路，所述閉環(huán)控制電路包括電流環(huán)控制電路、速度環(huán)控制電路和位置環(huán)控制電路，所述位置環(huán)控制電路設(shè)置于PLC控制器，速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路設(shè)置于驅(qū)動(dòng)器。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述PLC控制器與編碼器之間設(shè)置有數(shù)據(jù)采集卡，編碼器將采用的轉(zhuǎn)臺(tái)位置信號(hào)送至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡經(jīng)數(shù)據(jù)反饋回PLC控制器。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述工控機(jī)通過編碼器采集驅(qū)動(dòng)器反饋的電機(jī)碼盤值實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制。

本實(shí)用新型采用工控機(jī)作為核心控制器，通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，采用光電編碼器反饋轉(zhuǎn)臺(tái)位置信號(hào)；采用閉環(huán)PID控制，保證電機(jī)的跟蹤性能，實(shí)現(xiàn)較好的位置精度和低速運(yùn)動(dòng)性能，保證轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行的平穩(wěn)性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實(shí)用新型控制原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

本實(shí)施例中的雙軸仿真轉(zhuǎn)臺(tái)控制裝置，包括工控機(jī)、PLC控制器、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)和編碼器，工控機(jī)用于發(fā)送控制指令；PLC控制器用于接受工控機(jī)發(fā)送的控制指令，并將所述控制指令進(jìn)行處理和發(fā)送；驅(qū)動(dòng)器用于接受來自PLC控制器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；編碼器用于采集轉(zhuǎn)臺(tái)位置信息。本實(shí)施例中采用工控機(jī)作為主控計(jì)算機(jī)，通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，利用光電編碼器反饋轉(zhuǎn)臺(tái)位置信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的閉環(huán)控制。工控機(jī)采用IPC-610H，電機(jī)采用直流力矩電機(jī)；編碼器采用高精度光電角度編碼器。

如圖1所示，工控機(jī)連接PLC控制器，PLC控制器分別連接驅(qū)動(dòng)器和編碼器，驅(qū)動(dòng)器連接電機(jī)；PLC控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制電路，閉環(huán)控制電路包括電流環(huán)控制電路、速度環(huán)控制電路和位置環(huán)控制電路，位置環(huán)控制電路設(shè)置于PLC控制器，速度環(huán)控制電路和電流環(huán)控制電路設(shè)置于驅(qū)動(dòng)器。

系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)器自身電流閉環(huán)完成電流環(huán)設(shè)計(jì)，位置環(huán)通過絕對(duì)式角度編碼器測(cè)量、反饋實(shí)現(xiàn)，并將位置信息微分實(shí)現(xiàn)速度的檢測(cè)及閉環(huán)控制，控制原理如圖2所示。

在電流環(huán)控制電路設(shè)計(jì)中主要考慮提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，減小時(shí)間常數(shù)，電流環(huán)控制電路在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。轉(zhuǎn)臺(tái)的位置、速度控制指令由工控機(jī)發(fā)出，使直流力矩電機(jī)分別工作在速度狀態(tài)和角振動(dòng)狀態(tài)下，PLC控制器與編碼器之間設(shè)置有數(shù)據(jù)采集卡，編碼器將采用的轉(zhuǎn)臺(tái)位置信號(hào)送至數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡經(jīng)數(shù)據(jù)反饋回PLC控制器。

速度環(huán)控制電路的設(shè)計(jì)在負(fù)載變化、力矩波動(dòng)等不確定性的情況下，抑制機(jī)械諧振，最大限度的拓寬頻帶，以保證轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行的平穩(wěn)性和抗噪聲干擾能力。

工控機(jī)通過編碼器采集驅(qū)動(dòng)器反饋的電機(jī)的碼盤值實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制。位置閉環(huán)設(shè)計(jì)，充分利用計(jì)算機(jī)的解算能力，采用了零相差前饋控制、干擾觀測(cè)器、摩擦補(bǔ)償控制方法，有效提高轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)的伺服精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性，提高系統(tǒng)的低速性能和跟蹤能力。

角度編碼器的角度測(cè)量采用定時(shí)測(cè)角法。數(shù)據(jù)采集卡得到一系列加位置數(shù)據(jù)，然后根據(jù)ω＝Δθ/T即可以得到角速度。對(duì)于角加速度的測(cè)量，采用數(shù)據(jù)采集卡連續(xù)采集數(shù)據(jù)的功能，得到一系列角位置數(shù)據(jù)，經(jīng)過軟件處理，將數(shù)據(jù)擬合成一條位置變化曲線，再對(duì)該曲線方程求二階導(dǎo)數(shù)即可得到角加速度變化曲線。

本實(shí)用新型的說明書和附圖被認(rèn)為是說明性的而非限制性的，在本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中一些技術(shù)特征做出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。