高精度舰载光电跟踪伺服调速系统的研制

刘 涛，李 乐，杨国文

（中国电子科技集团公司第二十七研究所，郑州 450047）

光电跟踪系统是一个集图像采集处理、伺服控制以及精密机械于一体的复杂设备。高精度光电引导系统要求伺服平台具有控制精度高、系统响应快和抗扰动能力强等特点。三环控制系统中，速度环是实现伺服系统性能的部件。伺服系统的最大速度，最大加速度性能指标能否实现，取决于速度环的性能。调速范围也是速度环的一个重要指标，只有速度系统有宽广的调速范围，伺服系统才有从高速到低速的平稳运转，伺服系统的低速跟踪性能也取决于速度环的调速范围[1-2]。

因此，设计一个高精度、快速伺服系统，必须设计一个性能优良的速度环路。

1 伺服控制系统框图

控制系统应该包括给定环节、比较器、控制器、执行机构、被控对象和反馈环节，系统结构框图如图1所示[3]。

图1 伺服控制系统的基本构成

2 双闭环调速系统的仿真

根据伺服控制系统的基本构成，可以画出双闭环调速系统的动态结构框图如图2 所示。

图2 双闭环调速系统的动态结构图

图2 中各参数的意义：ASR 为速度环调节器，ACR为电流环调节器，KS为晶闸管放大系数，TS为晶闸管失控时间，Tl为电枢回路时间常数，Tm为机电时间常数，Ce为电动势转速比。

本文主要研究速度环路的控制规律和设计方法，为了简化系统，将电流环与电机看作一个整体处理，如图2 中虚线框所示。一般多按Ⅰ型系统来设计电流环，电流环的控制对象是一个双惯性单元，为将系统校正成Ⅰ型系统，应采用PI 调节器，其传递函数可以写成