基于arm车载动中通的伺服系统研究与实现

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。基于ARM车载动中通的伺服系统研究与实现　　摘要：　　基于“动中通”技术是卫星移动通信系统中研究与应用的热点，分析伺服系统原理和基本组成，设计基于ARM的车载伺服控制系统硬件，开展基于惯导姿态的PID算法仿真和验证并在项目中进行设计应用。　　关键词：　　动中通；伺服；PID；惯导　　0引言　　动中通是“移动卫星通信站”简称，在载体移动过程中保持稳定的卫星通信。车载“动中通”的关键技术是快速、稳定、可靠的伺服控制

2、系统，其核心思想是要构造一个稳定平台.使运动载体上的天线能够不受外界扰动影响，始终保持天线指向空间不变。“动中通”技术集惯性导航技术、数据采集及信号处理技术、精密机械设计技术、伺服控制技术和卫星通信技术等多项技术于一身，是以机电一体化、自动控制技术为主体，多个学科有机结合的产物。本文就一种开环的伺服跟踪技术作出初步分析和探讨.并提出基于ARM处理器实现伺服控制的方案。　　1伺服系统组成和原理　　●伺服系统组成为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化

3、生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　伺服系统主要由伺服控制模块、传动单元及电源模块等组成。其中核心部分为伺服控制模块。伺服控制模块主要实现与惯性航姿模块的数据/命令交互、实现天线监控单元的人机交互、完成伺服电机水平及俯仰方位控制等功能。伺服控制模块由伺服控制板及天线监控单元组成。伺服控制板由姿态传感器、主控模块、从控模块、姿态解算模块、供电单元、俯仰霍尔开关、水平原点传感器、天线单元等组成；天线监控单元提供显控功能以实现人机交互。伺服控

4、制板原理框图如图1所示。　　●伺服控制系统工作原理设计　　初始：通过寻零开关，及编码器的反馈，使电机完成天线初始姿态的调整；通过北斗、惯导组合系统测量出航向角及载体所在位置的经度和纬度及相对于水平面的初始角；根据其姿态及当前的地理位置、卫星经度自动确定以水平面为基准的天线俯仰。　　寻星：保持天线俯仰不变的情况下旋转方位角，通过北斗测算出地理方位，根据地理方位计算天线对星方位角度。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育

5、资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　稳定跟踪：天线锁定卫星后，进入稳定跟踪状态。本天线系统采用闭环跟踪方式，即：天线主控单元不断采集惯导与北斗数据进行推导运算，得出天线理论上准确的对星角度并对电机驱动器下达指令调整天线面。与此同时，根据北斗运动数据不断计算地理方位，将其转化为数据传输至主控单元。主控单元根据不断修正的地理方位、载体姿态数据及电机编码器反馈的角度数据等进行运算，重新调整天线面，直到使其准确对星为止。　　2基于ARM伺服控制系统硬件设计　　本伺服控制系统

6、硬件电路核心采用ARM微处理器，从设计成本、实时性及功耗、体积等方面考虑，系统采用三片STM32F107VCT6微处理器分别作为主控CPU、从控CPU、姿态解算CPU，微处理器工作频率为72MHz。同时考虑到系统高可靠性要求，硬件外围辅助电路需要尽可能简单、可靠，接口明晰，各种传感器件通过专业的串口连接到相应的微处理器。电源模块输入电压为24VDC，输出+9VDC、+5VDC及+。主CPU机驻留主控软件。从姿态解算COPU处通过串口获取天线姿态数据，完成天线与卫星偏角的解算。实现天线俯仰、方位电机控制以及与天线监控单元的人机交互；从CPU驻留从控软件，实现对天线俯仰角的控制，两片微处理

7、器采用SPI接口通信：姿态解算模块CPU实现天线姿态的解算及地理、方位信息计算。本系统的硬件电路框图如图2所示。　　3伺服控制算法设计和仿真　　伺服控制概述为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心