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1、SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICSVol.29No.6Dec.2008光电技术应用基于双DSP的光电稳定平台控制系统硬件设计王琳,周起勃(中国科学院上海技术物理研究所,上海200083)摘要:介绍了框架式光电稳定平台的结构及组成。考虑到系统硬件结构的灵活性及高效性,设计了以双DSP为控制核心的数字主控电路。其中,TMS320VC33浮点DSP用于实现控制算法,而TMS320LF2407定点DSP用于实现电机驱动及外围接口。实验证明,该硬件结构能够实时地、有效地、精确地实现光轴的稳定控制。关键词:稳定平台;DSP;电流采样中图分
2、类号:TN29文献标识码:A文章编号:1001-5868(2008)06-0984-04HardwareDesignofOpto2ElectronicStabilizedPlatformBasedonDualDSPsWANGLin,ZHOUQi2bo(ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200083,CHN)Abstract:Theframestructureoftheopto2electronicstabilizedplatformisintro
3、duced.Consideringtheflexibilityandhighefficiencyofthehardwarestructure,dual2DSPswereusedasthecontrollingcoreofthedigitalcontrolboard.TMS320VC33,afloatDSP,wasusedtorealizethecontrolalgorithm;AndTMS320LF2407,afixedDSP,wasusedtorealizethemotordrivingandperipheralinterface.Experim
4、entsresultsprovethatthishardwarestructurecanrealizereal2time,efficientandaccuratecontroloftheopto2axisstabilization.Keywords:stabilizedplatform;DSP;currentsampling1引言件、驱动电机、反馈元件以及相应的控制及驱动电路组成。其原理框图如图1所示。近几年,机载光电稳定平台被广泛地应用于军事领域及环境监控等民用领域。由于机载光电平台系统装载在飞行器上,而光学传感器又置于光电平台上,因此飞行器的姿
5、态变化、振动和飞行中的风阻力矩均会造成视轴指向不稳定,从而对光电传感器获取清晰的图像产生显著的影响。为了克服这些影响,采用机电稳像方式,引入稳定平台伺服控制系统图1姿态稳定平台伺服控制系统原理框图,将系统中光学传感器的视轴与飞行器的运动和振动等相隔离,使视轴稳定在固定的惯性空间方向。姿态稳定平台系统自身构成一个惯性空间,其任务是保证系统光轴指向始终维持不变。考虑系统2稳定平台控制系统的组成结构的定位精度及快速响应性,采用前馈+反馈的复合姿态稳定平台由随动框架、陀螺、光学探测组控制方案。反馈采用三环控制结构:位置环、速度环收稿日期:2008-02-1
6、3.和电流环。其中,电流反馈的引入用于提高电机输基金项目:中国科学院知识创新工程青年人才前沿项目.出转矩的线性度,从而提高惯性速率环的控制效果;·984·©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net《半导体光电》2008年12月第29卷第6期王琳等:基于双DSP的光电稳定平台控制系统硬件设计速度反馈的引入可以抑制干扰,减小干摩擦引起的比较少、传输速率慢、DSP之间是紧耦合的场合。不灵敏区,使积分作用在小误差下
7、也能实现;位置反DMA通信方式由于采用DSP自带的DMA功能,馈的引入是使系统的输出位置精确复现输入角度。方案较简单、附加硬件少、成本低、数据吞吐量大,但前馈的引入是为了对目标位置进行滤波和预测,以由于工作中占用DSP的资源,可能将DSP挂起,影超前的控制作用补偿系统的动态滞后,提高系统的响实时性,因此不适合于实时控制的场合。双口稳态精度,并可适当展宽系统的带宽。同时,前馈环RAM具有两组相互独立的地址线、数据线和控制节的引入不改变系统原有的稳定性。线,可以方便地实现DSP之间数据的异步传输,其缺点是引线较多,另外应注意读写仲裁逻辑的正确3稳定平台
8、控制系统的硬件实现性,防止芯片锁死。FIFO是一种先进先出器件,其自身的访问时间一般为几十ns,采用FIFO可以把考虑到以
