基于ARM的弹道跟踪转镜控制器设计.pdf

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1、第33卷第1期2011年2月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSVoI．33，No．1February，201l文章编号：1005—5630(2011)01—0050-04基于ARM的弹道跟踪转镜控制器设计*宋玉贵，张墁(西安工业大学光电工程学院，陕西西安710032)摘要：弹道跟踪转镜已经成为一种跟踪拍摄弹丸飞行姿态的成熟可靠的方法。其中，伺服运动控制器是跟踪转镜的核心部件，其精度和实时性是决定系统整体性能的关键。基于advancedRISCmachine(ARM)系统原理，提出了一种转镜伺服控制系统的设计方案，详细介绍了控制器的原

2、理以及软硬件设计方案。分析结果表明：设计可以实现0．o的控制精度，同时，部件的控制实时响应时间最小可到lms。关键词：跟踪转镜；伺服控制；ARM中图分类号：TP273文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-5630．2011．01．012DesignofthetrajectorytrackingrotatingmirrorcontrollerbasedOilARMSONGYugui，ZHANGMan(SchoolofOptoelectmnicEngineering。Xi7anTechnologicalUniversity

3、，Xi’an710032．China)Abstract：Trajectorytrackingrotatingmirrorhasbecomeamatureandreliablemethodtoacquiretheimageofaflightprojectile．Servomotioncontrolleristhecorecomponentofthetrackingrotatingmirror，andtheoverallsystemperformanceisdeterminedbytheaccuracyandreal—time．Thepaperp

4、roposedadesignschemeofaservocontrolsystemoftrackingrotatingmirrorbasedontheARMsystemprinciples．Wegivethedetailedintroductionofthecontrollerprinciples，hardwareandsoftwaredesign．Theresultsshowthatthesystemachievesthecontrolaccuracyof0．4。andthecontrolresponsetimeoflmsminimum．K

5、eywords：trackingrotatingmirror；servocontrol；ARM引言在靶场测试领域，为了研究弹丸的飞行姿态需要得到跟踪飞行物体的图像，基于弹道跟踪转镜是一种成熟可靠的方法[1]，文中采用CCD相机跟踪拍摄弹丸的方式[z]，使得水平方向飞行的弹丸能够通过一块转镜成像在CCD相机中，用伺服电机控制转镜运动，当转镜的速度与被跟踪目标速度相匹配时，一定的误差范围内，被跟踪目标在CCD相机中的像将保持相对静止状态，这样高速CCD相机就可以拍摄到弹丸飞行时的清晰像，达到了实时跟踪的目的。跟踪系统见图1。整体系统由高速CCD相

6、机、转镜、伺服电机、伺服电机驱动器和转镜控制器组成。转镜安装在伺服电机上放置在CCD相机前，目标进入拍摄视场时，通过转镜成像在CCD相机上，转镜控制器主要作用是’收稿日期：2010-07—20基金项目：2010年教育厅基金资助项目(2010JK583)作者简介：宋玉贵(1971一)，男，河南西平人．副教授，硕士．主要从事光电测试技术．天幕靶的研制．计算机辅助测试以及质量控制方面的研究．第1期宋蕞贵，等：基于ARM的弹道跟踪转镜控制器设计·51·通过控制伺服电机的转动来控制转镜的旋转。由此可见：转镜控制器是实现系统跟踪功能的关键组件。转镜控制器

7、的跟踪精度和实时性是决定跟踪系统整体性能的关键，主要介绍r转镜控制器的组成原理以及软硬件设计方案，通过对系统实时性能的分析，验证了转镜控制器可达到0．40的精度。1转镜控制器工作原理图1弹道跟踪系统图Fig．1Systemoftrajectorytracking跟踪拍摄弹丸睁5]是通过采用预估弹丸轨迹的方式得出转镜的运动规律，不同速度入射的弹丸对应不同的运动曲线。由于弹丸的速度很高，对系统实时性要求比较高，因此需要将弹丸的运动轨迹离散成许多控制点。计算机计算好每个控制点的数值后通过跟转镜控制器之间的通信，将控制点发送给转镜控制器；转镜控制器接

8、收到这些控制点之后存储到对应的存储单元，通过弹丸初速度采集系统可得到弹丸的初速度值。从而可以在存储单元查找到合适的控制曲线，并读取这些点；再通过电子齿轮的方式控制伺