基于DSP的主动光学力促动器控制系统设计.pdf

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1、74传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第5期DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)05-0074--03基于DSP的主动光学力促动器控制系统设计孔令波，张斌，孟浩然，吴庆林，李玉霞(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春1300332．中国科学院大学，北京101400)摘要：针对步进电机型力促动器，设计了一种基于DSP的力促动器控制系统，并进行了测试。系统以TMS320F28069型DSP作为主控制器，采用ADS1259高精度A

2、／D转换器采集传感器LoadCell输出力信号，通过DSP片上PWM模块输出电机控制脉冲给电机细分驱动芯片TMC389，驱动步进电机转动，形成力控制闭环。系统软件采用PID控制算法来校正力促动器输出偏差，并给出了控制程序流程图。实验测试结果表明：该控制系统具有良好的响应特性和较强的抗干扰能力，满足主动光学实验系统的要求。关键词：主动光学；力促动器；控制系统；力传感器中图分类号：TP241．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)05-0074-03Designofactiveopticsforceactuatorcont

3、rolsystembasedonDSPKONGLing—bo，ZHANGBin，MENGHao．ran，WUQing—lin，LIYu—xia(1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Bering101400，China)Abstract：AcontrolsystembasedonDSPisdesign

4、edforsteppermotortypeforceactuator．Inthiscontrolsystem，TMS320F28069DSPisemployedasmaincontroller，whilehighprecisionADCADS1259isusedtocollectoutputforcesignalofsensor，byDSPoutputmotorcontrolpulsetomicro—steppingdriverTMC389，drivingsteppermotortorotateandformforcecontrolcl

5、ose—loop．SystemsoftwareusesPIDcontrolalgorithmtocorrectoutputdeviationofforceactuator，andcontrolprogramflowchartisgiven．Experimentaltestresultsshowthatthiscontrolsystemhasgoodresponsecharacteristicandstronginterferenceanti—interferencecapability，andmeetsrequirementsofact

6、iveopticsexperimentalsystem．Keywords：activeoptics；forceactuator；controlsystem；forcesensor0引言为了满足面形校正力的高精度、高稳定性要求，针对步主动光学技术是现代大口径望远镜系统中的关键技术进电机型力促动器，本文设计了以DSP为主控芯片的力促之一。主动光学系统是一个以实时校正望远镜重力变形和动器闭环控制系统，并进行了力促动器输出力控制实验，得热变形为目的的光学闭环系统，主要由波前传感器、计算机到了较理想的实验结果。系统和力促动器控制系统组成。1系统组

7、成与工作原理力促动器作为主动光学系统的施力元件，要求其出力力促动器由步进电机、机械传动机构、弹簧单元和精度要达到mN级，且在几分钟甚至十几分钟的时间内具LoadCell传感器组成，机械传动机构主要由谐波减速器和有很高的稳定性。电机+丝杠结构的力促动器具有结构简丝杠组成，它将电机的旋转运动转换为直线运动，压缩或拉单、控制方便等优点，在国内外望远镜系统中均已有成功应伸弹簧单元产生校正力。如图1所示，力促动器控制系统用，如欧洲南方天文台的VLT望远镜和国内的LAMOST采用DSP作为主控芯片，产生电机需要的控制信号，信号望远镜等。一般直流电机

8、型力促动器需要配置位置传经过驱动器功率放大后输出给步进电机，控制电机转动。感器，这种方式便于系统控制，但增加了系统的复杂度；步进电机型力促动器充分利用步距角固定的特点，无需外部为了实现校正力的精确控制，用力