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(多图) 基于ARM的空间光通信APT控制系统设计

现代电子技术 尹朝亮 艾勇?? 2009年12月02日 ?? 收藏0

  3.1 扫描及捕获部分

  上电复位运行后,程序先完成各部分的初始化工作,显示欢迎界面,并提示用户输入转台运行速度及扫描步长,接着程序开始执行光栅螺旋扫描算法。光栅螺旋扫描算法示意图如图5所示,图中每个小圆代表一个信标扫描子区,每个子区以正方形方式重叠。设每个子区的直径为信标发散角α,则扫描步长为:

公式

  以步长α0在不确定区域内搜索目标,直到捕获到信标光斑,然后转入跟踪状态。

光栅螺旋扫描算法示意图

  3.2 基于增量式PID控制的跟踪算法

  PID控制算法包括位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。在实时控制系统中常用增量式PID控制算法,其公式为:

公式

  式中:△u(k)为输出的控制量;q0=KP;q1=KP(TS/TI);q2=KP(TD/TS)分别为比较项、积分项和差分项的系数;TS为采样时间,对于不同的控制系统,TS各不相同,要根据实际调试经验来确定,该实验中TS为0.15 s。由式(1)可知,只要贮存最近的三个误差采样值e(k),e(k-1),e(k-2)就可以计算出△u(k),从而实现位置和速度的反馈控制,完成稳定跟踪。

  3.3 系统流程图

  由上分析,可得到系统流程图如图6所示。

系统流程图

  4 测试结果及结论

  经实验测试,整个系统最高功耗约为20 W,转台转动速度范围为0.2~0.8(°)/s,跟踪精度按照标准差计算,最小约达20.69μrad,最快响应时间可达200 ms。利用Philips公司生产的ARM芯片LPC2124作为控制核心来进行设计与开发,从测试结果可以看出,系统功耗较低,精度基本上满足了APT控制系统的要求,具有较大的实用价值。


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ARM? 光通信? APT控制? LPC2124?

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