高性能瞄準裝置伺服系統的設計與實現

邵 婷,胡 瑛,王昌鋒,王晉安,張鵬飛

(西北機電工程研究所， 陜西 咸陽 712099)

瞄準裝置是配備于某艦炮武器系統上的一種半自動操瞄系統，可以通過操縱瞄準裝置來搜索、識別、捕獲、跟蹤目標，控制艦炮獨立完成對海陸空低速目標的打擊。瞄準裝置伺服系統用來控制瞄準鏡的運動，它的跟蹤精度直接影響艦炮的命中率。筆者以DSP+CPLD框架為核心，從減小體積、提高伺服精度，適應寬溫度范圍，提高系統抗干擾能力的角度考慮，采取帶前饋的三閉環控制結構和帶溫度系數的PID算法設計實現了位置控制精度高、體積小、集成度高的直流伺服系統，以適應戰場惡劣環境，實現瞄準鏡的精確運轉。

1 瞄具伺服系統工作原理

1.1 系統工作原理

瞄具伺服系統是一種由火控計算機給出位置量來控制瞄準鏡運轉的角位置伺服系統，可實現方位和高低方向的獨立運動或復合運動。設計瞄準鏡控制器實際上是設計了控制方位、高低運轉的兩套位置環調節器，分別對方位、高低運動進行控制。本系統中，瞄準鏡在方位、高低上運行角度均受限制，主要是保證工作人員的安全以及避免瞄準鏡受到損壞。系統結構框圖如圖1 所示[1]。

1.2 提高系統精度的措施

在瞄具伺服系統中，瞄準鏡的最高轉速為30(°)/s，相當于轉速5 r/min，系統選擇低轉速、大轉矩的直流電機來直接帶動瞄準鏡；選擇精度高、可靠性強的速比為1∶32的粗精通道組合的旋轉變壓器作為系統位置檢測元件；同時本系統中采用力矩電機與旋轉變壓器為同軸安裝，摒棄復雜的機械傳動鏈以減小傳動間隙，提高系統精度[2]。……