CN206251006U - 一种双轴仿真转台控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种双轴仿真转台控制装置，包括工控机、PLC控制器、驱动器、电机和编码器，工控机用于发送控制指令；PLC控制器用于接受工控机发送的控制指令，并将所述控制指令进行处理和发送；驱动器用于接受来自PLC控制器的信号实现对电机的驱动；编码器用于采集转台位置信息。本实用新型采用工控机作为核心控制器，通过驱动器驱动电机工作，采用光电编码器反馈转台位置信号；采用闭环PID控制，保证电机的跟踪性能，实现较好的位置精度和低速运动性能，保证转台运行的平稳性。

Description

一种双轴仿真转台控制装置

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种双轴仿真转台控制装置。

背景技术

双轴仿真转台是地面半实物仿真的关键设备，用于模拟飞行器在空中的各种姿态和动作。双轴仿真转台的工作原理为：将高精度的惯性器件如陀螺仪、导引头等安装在转台上，将飞行器在空中的各种姿态的电信号转化为转台的机械运动，使陀螺仪、导引头等敏感飞行状态的姿态角运动，复现其运动时的各种动力学特性，获得充分的试验数据，并根据数据进行设计改进，以达到预期的设计指标要求。

为实现双轴仿真转台的自动、连续、精确复现输入信号的变化规律，需要对转台的运动进行精确的控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双轴仿真转台控制装置，对转台的运行位置、速率实现闭环控制，使双轴仿真转台具备良好的定位精度、速率精度和速率平稳性，提高双轴仿真转台的仿真数据精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

一种双轴仿真转台控制装置，包括工控机、PLC控制器、驱动器、电机和编码器，所述工控机用于发送控制指令；所述PLC控制器用于接受工控机发送的控制指令，并将所述控制指令进行处理和发送；所述驱动器用于接受来自PLC控制器的信号实现对电机的驱动；所述编码器用于采集转台位置信息；

所述工控机连接PLC控制器，PLC控制器分别连接驱动器和编码器，所述驱动器连接电机；所述PLC控制器、驱动器和电机构成闭环控制电路，所述闭环控制电路包括电流环控制电路、速度环控制电路和位置环控制电路，所述位置环控制电路设置于PLC控制器，速度环控制电路和电流环控制电路设置于驱动器。

上述技术方案中，进一步地，所述PLC控制器与编码器之间设置有数据采集卡，编码器将采用的转台位置信号送至数据采集卡，数据采集卡经数据反馈回PLC控制器。

上述技术方案中，进一步地，所述工控机通过编码器采集驱动器反馈的电机码盘值实现位置闭环控制。

本实用新型采用工控机作为核心控制器，通过驱动器驱动电机工作，采用光电编码器反馈转台位置信号；采用闭环PID控制，保证电机的跟踪性能，实现较好的位置精度和低速运动性能，保证转台运行的平稳性。

附图说明

图1为本实用新型结构框图。

图2为本实用新型控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实施例中的双轴仿真转台控制装置，包括工控机、PLC控制器、驱动器、电机和编码器，工控机用于发送控制指令；PLC控制器用于接受工控机发送的控制指令，并将所述控制指令进行处理和发送；驱动器用于接受来自PLC控制器的信号实现对电机的驱动；编码器用于采集转台位置信息。本实施例中采用工控机作为主控计算机，通过驱动器驱动电机工作，利用光电编码器反馈转台位置信息，实现对转台的闭环控制。工控机采用IPC-610H，电机采用直流力矩电机；编码器采用高精度光电角度编码器。

如图1所示，工控机连接PLC控制器，PLC控制器分别连接驱动器和编码器，驱动器连接电机；PLC控制器、驱动器和电机构成闭环控制电路，闭环控制电路包括电流环控制电路、速度环控制电路和位置环控制电路，位置环控制电路设置于PLC控制器，速度环控制电路和电流环控制电路设置于驱动器。

系统通过驱动器自身电流闭环完成电流环设计，位置环通过绝对式角度编码器测量、反馈实现，并将位置信息微分实现速度的检测及闭环控制，控制原理如图2所示。

在电流环控制电路设计中主要考虑提高控制系统的动态性能，减小时间常数，电流环控制电路在驱动器内部实现闭环。转台的位置、速度控制指令由工控机发出，使直流力矩电机分别工作在速度状态和角振动状态下，PLC控制器与编码器之间设置有数据采集卡，编码器将采用的转台位置信号送至数据采集卡，数据采集卡经数据反馈回PLC控制器。

速度环控制电路的设计在负载变化、力矩波动等不确定性的情况下，抑制机械谐振，最大限度的拓宽频带，以保证转台运行的平稳性和抗噪声干扰能力。

工控机通过编码器采集驱动器反馈的电机的码盘值实现位置闭环控制。位置闭环设计，充分利用计算机的解算能力，采用了零相差前馈控制、干扰观测器、摩擦补偿控制方法，有效提高转台控制系统的伺服精度，增强了系统的鲁棒性，提高系统的低速性能和跟踪能力。

角度编码器的角度测量采用定时测角法。数据采集卡得到一系列加位置数据，然后根据ω＝Δθ/T即可以得到角速度。对于角加速度的测量，采用数据采集卡连续采集数据的功能，得到一系列角位置数据，经过软件处理，将数据拟合成一条位置变化曲线，再对该曲线方程求二阶导数即可得到角加速度变化曲线。

本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种双轴仿真转台控制装置，包括工控机、PLC控制器、驱动器、电机和编码器，其特征在于：

所述工控机用于发送控制指令；

所述PLC控制器用于接受工控机发送的控制指令，并将所述控制指令进行处理和发送；

所述驱动器用于接受来自PLC控制器的信号实现对电机的驱动；

所述编码器用于采集转台位置信息；

所述工控机连接PLC控制器，PLC控制器分别连接驱动器和编码器，所述驱动器连接电机；所述PLC控制器、驱动器和电机构成闭环控制电路，所述闭环控制电路包括电流环控制电路、速度环控制电路和位置环控制电路，所述位置环控制电路设置于PLC控制器，速度环控制电路和电流环控制电路设置于驱动器。

2.根据权利要求1所述的双轴仿真转台控制装置，其特征在于：所述PLC控制器与编码器之间设置有数据采集卡，编码器将采用的转台位置信号送至数据采集卡，数据采集卡经数据反馈回PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的双轴仿真转台控制装置，其特征在于：所述工控机通过编码器采集驱动器反馈的电机码盘值实现位置闭环控制。