嵌入式芯片在atp系統中的應用
李興紅，謝斌，閆智武
（成都理工大學工程技術學院，成都614007）
摘要：為了提高經緯儀的跟蹤、捕獲、瞄準(atp)的精度，越來越多的復雜實時算法被應用到光電經緯儀的atp系統中，因此要求伺服控制器能夠在最短的時間內完成大量的運算，即對伺服控制器的運算性能提出了更高的要求。目前的經緯儀伺服系統多是在底板pc104上疊加多種功能板卡來完成捕獲跟蹤等任務，文章所述系統設計了以嵌入式芯片為核心的伺服系統，增加了可靠性，提高了精度和響應速度。
關鍵詞：嵌入式；精度；atp系統
中圖分類號：tp272 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848（2010）04-0080-03
1砸件結構
目前光電經緯儀的伺服系統大都采用圖1歷示的pc104控制系統，它是通過引導主控計算機對飛行目標完成捕獲跟蹤等功能，若要組成實際應用的跟蹤伺服系統還需要疊加多塊板卡，不僅增大了系統體積，降低了可靠性，精度提高困難，而且花費昂貴。
鑒于以上原因，為了改善pc104的弊端，設計了以tms320f2812為cpu的伺服系統。它作為一款專為電機控制而設計的芯片，不僅具有運算速度快的特點，而且集成了豐富的片內外設，能夠滿足跟蹤系統的多方面要求。該控制器主要由電機、dsp核心處理器、功率轉換電路、反饋電路及一些輔助電路組成，如圖2所示。
1)dsp: tms320f/c281x作為ti公司dsp控制器zxxx系列的新成員，是tms320f/c2xxx平臺下的一種定點dsp芯片，它在電機的數字化控
嵌入式芯片在atp系統中的應用李興紅，等制方面具有低成本、低功耗、高性能的特點，而且將幾種先進的外設集成到該芯片內，形成了真正的單芯片控制器。
2)ace接口：dsp通過16c554讀取數字系統發送來的控制命令，并實時回送當前的控制系統的狀態信息。16c554是集成異步通信元件，在fifo模式下傳輸和接收前將數據緩沖為16字節數據包，減少了cpu的中斷數量，包含4個改良的16c550，每個通道實現串行和并行兩種連接方式的轉換，具有可編程的串行接口特性。
3)功率轉換電路：tms320f2812有16路pwm輸出口供電機使用，通過控制pwm波的占空比來改變加在電機兩端的電壓，從而改變電機的轉速。由于dsp發出的pwm波功率不足以驅動大功率電機，需要經過igbt進行功率轉換，設計中應用了將icbt與驅動芯片相結合的新型功率芯片(ipm)pm100dsa120．它將兩個igbt與相應驅動部分集成到一起，ttl電平即可實現功率驅動，而且具有完整的隔離及保護功能，如過流、過壓保護等。
2軟件流程
為了提高控制系統的跟蹤精度，在硬件電路基礎上搭建反饋回路（速度回路和位置回路），反饋回路調節器經商散化后進行軟件編程，算法模塊軟件流程如圖3所示。
3伺服校正
經過igbt的pwm波驅動電機從而帶動跟蹤架轉動，電機采用自制的，其中的機電時間常數l采用階躍響應法測得[2]，模型為（以某型號經緯儀的俯仰機為例）并對具有****角速度50和****角加速度30的運動目標的跟蹤精度校正，由以下公式可得出等效正弦運動目標的函數。
3.1復合校正
復合控制就是在系統閉環中增加一個開環控制支路，用來提供輸入信號的一階導數。使系統的無靜差度提高，系統的快速響應性能提高。復合校正框圖如圖4所示。
圖4中g，(s)為位置校正函數，g2(s)為速度校正函數，g3(s)為控制對象傳遞函數，hf(s)為速度前饋傳遞函數，代表頻率給定與速度給定值之間的變換關系，g(s)為速度反饋（編碼器）傳遞函數，此處位置反饋為單位負反饋。在采樣頻率為800同樣周期為1 25 m |
