一種光電跟蹤伺服控制器的設計與實現

摘 要：以TMS320F28335芯片為伺服控制器核心，設計了一種高精度的伺服控制器。闡述了光電跟蹤伺服系統的硬件組成及其工作原理，著重介紹了伺服控制器的硬件設計，并給出控制電路的原理圖。討論分析系統的跟蹤控制難點，并給出軟件解決方法。實踐表明：系統具備穩定性好、精度高、快速響應性好和易調試等特點，達到了預期目標，具有實用價值。

關鍵詞：伺服系統；控制器；跟蹤系統；DSP

1 概述

伺服系統又稱隨動系統，是光電跟蹤系統的重要組成部分之一。光電跟蹤伺服系統的工作原理是，當電視或紅外攝像機通過圖像處理分辨出移動目標，并將目標在視場中與中心點的角度偏差數據傳給伺服系統，由伺服系統控制器作數據處理，伺服驅動器通過功率變換控制驅動電機帶動光電負載，使電視或紅外攝像機的光軸始終瞄準目標，與目標同步運動實現自動跟蹤。

伺服系統的精度、穩定性和快速響應性是光電跟蹤系統的動態性能和測量精度的重要指標。跟蹤隨動系統設計的難點就是如何實現高精度、高穩定性和好的快速響應性。通常使用的微處理器單片機由于片內資源限制，在數據處理的高運算率和高實時性上已經難以滿足現在伺服系統的性能要求。在隨動控制系統中，高性能的DSP已經成為主流控制芯片，逐步取代了單片機。本設計采用美國德州儀器公司生產的DSP芯片TMS320F28335。該32位浮點型DSP芯片具有高達150MHz的高速處理能力，它的單指令執行時間最短只有約6.67ns，芯片內部集成了大量電機控制的相關電路資源，并且相比上代DSP具有更高速的數字信號處理能力，能夠實時地完成復雜的控制算法?！?br>