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高精密伺服转台控制系统的设计
作者：侯铭泽邢琳来源：《理论与创新》2018年第12期
摘要：在现代化技术中，尤其是车辆技术中，惯性导航系统占据非常重要的地位。标定、测试、检验惯性导航仪表或惯性导航系统最重要的设备就是惯导测试设备，研究高精密伺服转台对于车载系统的发展有着至关重要的作用。文章设计了采用伺服电机驱动、精密齿轮传动的高精密伺服转台的控制系统，以供参考。
关键词：导航系统；高精密伺服转台；前馈控制；圆光栅
本文设计并研制了高精密伺服转台的控制系统。该转台基于高速DSP的采样数字控制技术为基础的前提下，采用全闭环控制系统。其定位精度高、系统反应快、运动稳定等特点，可以满足转台位置伺服精度的要求。本文就设计初衷、设计过程等方面对高精密伺服转台控制系统进行深度剖析，为车载方向安装高精密伺服系统提供更加有力的支持。
1高精密伺服转台控制系统的选择
目前发达国家的高精密惯性测试设备系统研发的较成熟，但其对高精密惯性测试设备采取技术封锁，所以引进是非常困难的。即便能够引进，其价格也是十分昂贵的，和国内研制费用相比，是国内的3～5倍。因此，自己研发高精密伺服转台控制系统不仅为中国今后高性能车载系统的研制提供必要的技术保证，还可为国家节约大量的外汇。
对高精密伺服控制系统的研究是推动高精密伺服转台发展的必经环节。该控制系统的转台位移检测采用的是圆光栅，同时采用了双闭环随动系统。双闭环随动系统是由数字位置环和模拟电流环共同组成的系统，其中位置控制器是带有速度前馈和加速度前馈的数字PID伺服滤波器，前馈就是对观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施，将可能发生的偏差消除在萌芽状态中，为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施。根据实验表明，高精度伺服转台控制系统的转台运行1148h，在这个运行过程中位置伺服精度在±1s的范围内，且位置伺服系统主要是用来控制被控对象的某种状态或某个过程，使其输出量能自动地、连续地、精确地复现或跟踪输入量的变化规律。其控制系统运动稳定，速度变化范围小于±10，速度阶跃响应时间小于50ms，充分满足了高精密伺服转台对于位置伺服的精确度要求。
高精密伺服控制系统是基于高速数字信号处理器（digitalsig
alprocessor）的运动控制器，简称DSP。数字信号处理器是由大规模或超大规模集成电路芯片组成的用来完成某种信号r