一种轻量化快响应航空遥感惯性稳定平台控制系统

摘要

一种轻量化快响应航空遥感惯性稳定平台控制系统，用于对此类稳定平台三轴框架进行主动控制，其主要包括DSP模块、FPGA模块、PWM功率驱动模块、直流无刷力矩电机、稳定平台框架、测量传感器、接口电路。DSP模块和FPGA模块通过接口电路实时获取测量传感器输出的各框架角位置信息、角速率信息以及姿态信息，执行PID控制算法生成控制三台直流无刷力矩电机的18路PWM信号，再由PWM功率驱动模块转换成电压信号，驱动直流无刷力矩电机，从而驱动框架转动，实现对三轴框架的主动控制。本发明实现了自主模式和组合模式，还实现了框架软锁功能以及组合模式下的自主航向设定功能，使得平台运行更加可靠、更加智能化。

主权项

一种轻量化快响应航空遥感惯性稳定平台控制系统,其特征在于：包括DSP模块（1）、FPGA模块（2）、PWM功率驱动模块（3）、直流无刷力矩电机（4）、稳定平台框架（5）、测量传感器（16）、接口电路（19）；测量传感器（16）包括编码器（8）、速率陀螺（10）、加速度计（12）及POS（14）；接口电路（19）包括霍尔传感器接口电路（7）、SSI接口电路（9）、速率陀螺信号接口电路（11）、加速度计接口电路（13）、RS232接口（15）及RS422接口（18）；DSP模块（1）通过RS422接口（18）接收上位机（17）发送的命令信息，以判断运行在自主模式或组合模式；在自主模式下，DSP模块（1）通过加速度计接口电路（13）实时采集加速度计（12）的输出信息，并将所述输出信息与0值进行比较，执行PID控制算法生成控制量，然后将所述控制量与通过速率陀螺信号接口电路（11）实时采集的速率陀螺（10）信息进行比较，执行PID控制算法生成控制量，并将此控制量转换成6路PWM信号传给FPGA模块（2）；FPGA模块（2）根据通过霍尔传感器接口电路（7）接收霍尔位置传感器（6）读取的直流无刷力矩电机（4）的信号，并进行电子换向处理，生成18路PWM信号，所述18路PWM信号再经PWM功率驱动模块（3）转换成电压信号，驱动直流无刷力矩电机（4），从而驱动稳定平台框架（5）转动，实现对三轴框架的低精度主动控制；在组合模式下，DSP模块（1）接收POS（14）通过RS232接口（15）发送的姿态和航向信息，并将姿态和航向信息与上位机（17）通过RS422接口（18）发送的设定值进行比较，执行PID控制算法生成控制量，然后将此控制量与通过速率陀螺信号接口电路（11）采集的速率陀螺（10）的信号进行比较，执行PID控制算法生成控制量，并将此控制量转换成6路 PWM信号传给FPGA模块（2）；FPGA模块（2）根据通过霍尔传感器接口电路（7）接收的霍尔位置传感器（6）读取的直流无刷力矩电机（4）的信号，并进行电子换向处理，生成18路PWM信号，所述18路PWM信号再经PWM功率驱动模块（3）转换成电压信号，驱动直流无刷力矩电机（4），从而驱动稳定平台框架（5）转动，实现对三轴框架的高精度主动控制。