基于UCOS-II嵌入式操作系统的位置控制器设计(3)
第3章通过随动系统的运行规律的分析，完成对于完成随动系统位置控制动作的软件部分的设计。
第4章将UC/OS-II嵌入式操作系统向单片机上的移植代码的完成，分析操作系统和用户应用程序是如何通过协调配合完成随动系统位置控制动作。
第5章组建设计的伺服系统通过实验验证证实系统软硬设计的正确性及控制算法的有效性。
1.4本章总结
本章主要介绍了论文的课题来源，研究背景与研究意义。介绍私服系统与UC/OS-II发展历史与发展趋势。介绍了本文主要的研究内容与接下来各章节的安排
2 随动系统的总体设计方案及工作原理
2.1引言
火箭炮随动系统位置控制器的工作原理由其总体设计所规定，UC/OS-II嵌入式操作系统组成的位置控制器是将由载有用户应用程序的DSP作为一个控制器；执行电机作为一个执行部件；需要位置控制的部件为被控对象。还有转角传感器组成一个完整的伺服电机系统。可以将电机运行时不同的状态实时模拟成电子信号，在控制器的实时计算比较之下控制电机的不同运行状态完成对系统的一个实时的控制。
2-1 随动系统的位置控制器工作原理图
2.2随动系统的设计总体方案
接下来介绍几种在完成位置控制器设计时几种控制系统的设计思路。
方案一：控制电机完成被控物体的位置控制。由电机的转动带动被控部件转动。通过被控部件处传感器传来的电子信号经过测量计算，在DSP中进行与所要转的角度进行比较，如果转过角度比所要转动角度小则保持电机正转。反之则使电机反转。通过以上步骤调节完成位置的调节。(调节图如2-2)
图2-2 控制电机完成被控部件的位置控制系统框图
该系统结构的优点：结构简单、通过实时的位置反馈可以精确的控制被控部件的位置，同时结构的抗干扰能力强。系统的反应速度快。缺点是被控部件的质量越大，则需要更大的执行电机驱动随着执行电机变大车载电源可能不能带动电机。该系统所适用的环境是低、中速系统。该系统中电机需要进行正转、反转调节。可以选择永磁直流电机、永磁同步电机、异步伺服电机。传感器测量角度可以选择旋转编码器（如SGDBM-01光电编码器），每周脉冲数可高达2000 以上。这种接触式测量在6000 转/分 ～几十万转/分就不能满足要求。
方案二:采用自动变速箱调节位置（系统结构如图2-3）。采用变速箱控制被控部分的转速与转向。同时自动变速箱上有好几个档位分别是正转控制、反转控制、空档。同样使用方案一中的反馈系统。但此时单片机是控制变速箱调档完成位置控制。转角比较后通过档位的调节完成被控部件的位置控制。本次设计方案优点是适用于大转速、高转动惯量的系统中。控制过程快、反应速度高。缺点是变速箱占用武器系统排布空间。同时又增大了武器系统质量，同时空档时被控部件需要自锁，又提升了武器系统的结构的复杂性。该系统适用与大型的硬件部分的系统。电机部分和传感器相同于方案一。
图2-3 自动变速箱调节位置系统结构框图
方案三：使用液压杆完成位置的控制。采用液压杆来完成位置控制是可以将俯仰体部分做成浮动部件，同时俯仰体与传动部分做成可分离式。此时控制器与传感器使用与方案一相同。则在俯仰体达到预定角时，竖向液压杆可以顶起俯仰体使俯仰体与传动部分分离。横向的液压杆锁死方向机立轴。此种控制方式系统机构简单、控制的速度快、所要转到的角度精确值很高。缺点是由于锁死突然有很大的冲击不适用与大载荷的瞄准系统。使用液压部分会造成武器在某些地区的特殊环境下不能正常工作。其工作原理框图如2-4
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