精密三轴测试转台控制系统设计与实现.pdfVIP

2011 2011 9 精密三轴测试转台控制系统设计与实现 黄建国 （南京电子技术研究所，江苏南京 210039 ） 摘 要：本文论述了用于雷达天线测试的精密三轴转台的控制系统设计原理及关键技术。设计中采用 了基于8051F040的三轴步进电机驱动和双通道旋转变压器测角方案，转台的位置控制精度可达0.01°。 该转台具有硬件成本较低、控制精度高的特点。 关键词：精密转台；双通道旋转变压器；步进电机；三轴 Design and Realization of Three-axis Precise Test Turntable Control System HUANG Jian-guo （Nanjing Research Institute of Electronics Technology, Nanjing 210039,China） Abstract ：The design principle and key technologies of the three-axis precise test turntable control system for radar antenna test are described in this paper. Three-axis step motor driving based on C8051F040 and two-speed resolver angle measurement is used in the design. The position control accuracy of the turntable can reach 0.01°. The turntable has the advantages of lower cost and high accuracy. Key words ：precise turntable; two-speed resolver; step motor; three-axis 引 言 1 系统组成 精密三轴天线测试转台是天线平面近场测量 控制系统主要包括转台运动控制板、步进电机 的重要设备之一， 要求实现高精度的上方位、俯 及驱动器、双通道旋转变压器、单通道旋转变压器、 仰和下方位运动，且在运动范围内任意位置锁定。 限位开关等。控制系统原理框图如图1 所示。 主要技术指标如下：上、下方位轴旋转范围为 0°~360°, 定位精度小于0.01°, 最高转速为6°/s，俯 仰轴转动范围为-90°～90°, 定位精度小于0.05°, 最 高转速为2°/s ，转台承重1t。从指标看，转台转速 较低，无动态指标要求，但要求定位精度高，低速 平稳。常规齿轮传动无法保证0.01° 的定位精度，为 此方位采用机械消隙消除了转台回转误差的影响， 测角采用直套式带通孔定位精度为±15s 的双通道 旋转变压器，通过采用上述措施保证了方位定位精 度。俯仰采用具有自锁功能的精密蜗轮蜗杆减速 器，末级齿轮传动，带动俯仰轴转动，测角采用 0 图1 控制系统原理框图 级精度的单通道旋转变压器。三轴驱动均采用德国 控制系统全部安装于转台底座，系统布局更加 百格拉步进电机。 紧凑美观，布线少，转台控制仅需2 根电缆（220V 120 2011 2011 9 交流供电和通讯电缆），另外，由于电机驱动电缆 单片机定时器具有方波输出功能，