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基于DSP的天线稳定平台控制系统 寇得民 牛鹏飞 杨浩荣 (西安雷通科技有限责任公司 陕西 西安710100) 摘 要：天线稳定平台是为了保证天线处于稳定状态的一种位置高精度伺服控制系统。介绍了一种基于DSP（TMS320F2812）天线度、位置三环PID控制策略。DSP；PID 中图分类号：TN82；TP273 文献标识码：A Antenna Stabilization Control System of Platform Based on DSP Kou Demin Niu Pengfei Yang Haorong (Xi’an Leitong Science Technology CO., LTD, Xi’an, 710100, China) Abstract: The stable platform of antenna is a high precision position servo system to keep antenna stay in stable status. The design and realization about the antenna stabilization control system based on DSP（TMS320F2812）current, velocity and position. It is proved by the practice results that the antenna can work stably with the stable platform. Keywords: stable platform; DSP; servo control; PID 引 言 为保证安装在船舶桅杆顶部通信天线的通信质量和通信距离，一般通信天线配备稳定平台。天线稳定平台是为了隔离舰船纵、横摇摆运动对通信天线的影响，补偿船体纵、横摇摆倾角，使天线长期处于稳定状态，始终保持与海平面垂直，确保通信天线的通信质量。因此，稳定平台性能的好坏直接影响到通信天线的通信性能，本文设计的天线稳定平台以TI公司推出的TMS320F2812芯片为2.2 系统工作原理 天线稳定平台的主要技术是伺服控制技术，采用具有位置环、速度环和电流环反馈的全数字式三闭环控制策略。其中电流环作用是提高系统快速性，及时抑制电流环内部干扰，增强系统刚性。速度环主要用于抗外部速度扰动的影响，抑制速度波动，提高系统鲁棒性。位置环作为外环，消除系统误差，保证系统稳定精度和动态跟踪性能。其伺服控制原理图如图1所示。 图1　伺服控制原理结构图 Fig.1　Structural pattern of servo control theory 位置环是系统的目标环，位置环给定为零即天线垂直于海平面，稳定平台的当前水平信息被水平倾角仪感知作为位置环的反馈，经过PID调节后形成控制量输出，作为速度环的给定，稳定平台的角速度信号被光纤陀螺仪感知作为速度环的反馈，经过PID调节后形成控制量输出，作为电流环的给定，电机电流信号被电流传感器感知作为电流环的反馈，经过PID调节后形成控制量输出，作为电机的驱动信号控制电机。当船体摇摆时，水平倾角仪感知出平台的位置信息，而光纤速率陀螺仪感知出摇摆倾角的速度信息，并将这些信息送入DSP控制器中，经过闭环控制算法计算出电机的控制量，驱动电机向平台摇摆的相反方向转动，从而实现天线平台的稳定。 控制系统的硬件实现 在天线稳定平台系统中，控制器芯片是核心部分。在稳定平台中需要进行实时数据采样，完成控制量的实时计算及输出，因此控制器必须具备很强的处理能力。从运算速度、运算精度、片内外设资源等方面考虑，选择TI公司推出的TMS320F2812控制器。 TMS320F2812TMS320F2812 DSP采用哈佛结构，可以同时执行指令和读取数据，具有强大的控制和信号处理能力，能够实现复杂的控制算法，还有精度高、速度快、集成度高、功耗低等显著特点，最高可以150MHz主频工作。 3.1 DSP控制原理 0～5VDSP控制板中，用电流转电压芯片RCV420，并配置合适的电阻，将电流信号转换为0～V 之间的电压信号，加RC滤波电路及双向箝位保护后，送入DSP控制芯片的AD采样通道，完成对速度陀螺信号的精确采集。电机电流信号是通过电流传感器对电机电流进行采样，并配置合适的电阻，转换为电压信号，加RC滤波电路及双向箝位保护后，送入DSP控制芯片的AD采样通道中，完成对电机电流的采样。 图2 DSP控制原理框图Fig.2　Principle pattern of DSP control 3.2 PWM功率驱动 DSP对采集到 图3 PWM功率驱动电路Fig.3　PWM driver circui