用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统技术方案

用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统，涉及快速反射镜控制领域，解决了现有控制系统无法有效提高激光发射系统瞄准精度的问题。包括与主控计算机、红外相机中的图像处理软件、方位和俯仰编码器均相连的伺服控制器，接收主控计算机的控制指令执行相应动作，并将跟踪误差、自身位置和状态数据反馈给主控计算机，同时接收方位和俯仰编码器的数据进行数字计算并输出PWM信号，接收图像处理软件的图像脱靶量数据控制快速反射镜实时跟踪；与伺服控制器、方位和俯仰音圈电机相连的驱动器，对PWM信号进行放大转换为双H桥PWM方式，输出电机控制信号控制电机运转。本发明专利技术控制精度高且易操作。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统，涉及快速反射镜控制领域，解决了现有控制系统无法有效提高激光发射系统瞄准精度的问题。包括与主控计算机、红外相机中的图像处理软件、方位和俯仰编码器均相连的伺服控制器，接收主控计算机的控制指令执行相应动作，并将跟踪误差、自身位置和状态数据反馈给主控计算机，同时接收方位和俯仰编码器的数据进行数字计算并输出PWM信号，接收图像处理软件的图像脱靶量数据控制快速反射镜实时跟踪；与伺服控制器、方位和俯仰音圈电机相连的驱动器，对PWM信号进行放大转换为双H桥PWM方式，输出电机控制信号控制电机运转。本专利技术控制精度高且易操作。【专利说明】用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统
本专利技术涉及快速反射镜控制
，具体涉及一种用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统。
技术介绍
快速反射镜(Fast-SteeringMirror,简称FSM)是一种精密跟踪技术手段，已经被广泛用于激光发射系统中提高激光瞄准精度。目前，研究最多的快速反射镜主要有两种结构形式:一种是X-Y轴框架式，也称为有轴式，其结构刚度好、承载能力强且转角范围大?’另一种是柔性无轴式结构，主要利用弹性元件的挠性工作。X-Y轴框架式快速反射镜的主体成内外框架式结构形式，内外框架分别绕两个相互正交的轴线转动，外框架控制反射镜的方位运动，内框架控制反射镜的俯仰运动，实现反射镜的二维偏转，外框架轴系的轴承座固定在基座上，镶嵌着反射镜的内框架轴系安装在外框架上，内外框架的两维转角运动的驱动执行元件分别为俯仰和方位音圈电机，快速反射镜的方位和俯仰角度分别由方位和俯仰编码器实时检测。快速反射镜与大惯量机架结构的主轴系统共同构成复合轴跟踪系统，主要用于校正主轴系统的跟踪残差及风矩、地基、机架和大气等干扰引起的视轴抖动。复合轴跟踪系统包括跟踪架主轴系统、快速反射镜系统、红外相机、主控计算机、激光发射系统等，跟踪架主轴系统的控制输入是红外相机的图像脱靶量数据，而快速反射镜系统的控制输入是跟踪架主轴系统的跟踪残差，即跟 踪架主轴系统跟踪后的红外相机脱靶量。目前，还没有一种控制系统能有效的控制快速反射镜进行精确动作同时校正跟踪架主轴系统的跟踪残差以提高激光发射系统的瞄准精度，因此，迫切需要这样一种能有效提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统。
技术实现思路
为了有效修正复合轴跟踪系统中的跟踪架主轴系统的跟踪残差、实现对X-Y轴框架式快速反射镜的高精度快速响应的伺服控制从而提高激光发射系统的瞄准精度，本专利技术提供一种用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下:用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统，包括:与主控计算机、红外相机中的图像处理软件、方位编码器和俯仰编码器均相连的伺服控制器，所述伺服控制器接收主控计算机的控制指令执行相应动作，并将跟踪误差、自身位置和状态数据反馈给主控计算机，同时接收方位编码器和俯仰编码器的数据进行数字计算并输出PWM信号，所述伺服控制器接收图像处理软件发送的图像脱靶量数据控制快速反射镜进行实时跟踪；与伺服控制器、方位音圈电机和俯仰音圈电机均相连的驱动器，所述驱动器对PWM信号进行放大转换为双H桥PWM方式，然后输出电机控制信号控制音圈电机运转；用于给伺服控制器和驱动器的数字部分供电的5V电源；用于给驱动器的电机控制部分供电的24V电源；与5V电源和24V电源均相连的220V电源接口，用于外接220V电源给整个电控系统供电。本专利技术的快速反射镜电控系统还包括分别与所述5V电源和24V电源相连的电源开关，用于控制5V电源和24V电源的上电和断电。本专利技术的快速反射镜电控系统还包括机箱，所述伺服控制器、驱动器、5V电源和24V电源均安装在机箱的箱体内部。所述机箱的前面板上设置有方位电机接口和俯仰电机接口，所述驱动器通过方位电机接口和俯仰电机接口分别与快速反射镜系统的方位音圈电机和俯仰音圈电机相连。所述机箱的前面板上设置有方位编码器接口和俯仰编码器接口，所述伺服控制器通过方位编码器接口和俯仰编码器接口分别与快速反射镜系统的方位编码器和俯仰编码器相连。所述机箱的前面板上设置有红外通讯接口和主控通讯接口，所述伺服控制器通过主控通讯接口和红外通讯接口分别与主控计算机和红外相机中的图像处理软件相连。所述机箱的前面板上设置有与5V电源相连的5V电源指不灯和与24V电源相连的24V电源指示灯。所述伺服控制器采用DSP芯片，以TMS320F2812为主控芯片，通过TL16C754扩展4路RS422串口，并与CPLD配合作为电控系统伺服控制算法的实现基础。所述伺服控制器包括:系统初始化模块，用于初始化系统时钟、GP10、串口参数、中断向量表、PWM模块及伺服常数；串行通讯模块，用于伺服控制器与方位编码器、俯仰编码器、主控计算机、图像处理软件之间的数据通信；工作过程控制模块，用于伺服控制器根据主控计算机的控制指令控制快速反射镜执行相应动作；控制参数计算模块，用于将电控系统伺服控制算法用数字计算实现并实时计算伺服控制量。所述伺服控制器通过工作过程控制模块控制快速反射镜在零位位置保持稳定；在数引模式下，所述伺服控制器通过工作过程控制模块根据主控计算机发送的引导位置数据将快速反射镜快速引导到该位置并保持稳定；在跟踪模式下，所述伺服控制器通过工作过程控制模块根据图像处理软件发送的图像脱靶量数据控制快速反射镜进行实时跟踪，修正复合轴跟踪系统母轴的跟踪残差。本专利技术的有益效果是:本专利技术的快速反射镜电控系统能够在主轴跟踪系统基础上将激光瞄准精度提高至少一个数量级，对于激光发射系统有重要意义。本专利技术的快速反射镜电控系统能够很好的控制快速反射镜根据红外相机的脱靶量数据及主控计算机的控制数据进行动作，具有寻零、锁零、数引、跟踪四种工作模式，系统上电后自动进入寻零模式，然后根据主控计算机指令在锁零、数引、跟踪三种工作模式中进行切换。锁零模式下，快速反射镜电控系统根据主控计算机指令定位到零点，零点值可以根据指令进行修正；数引模式下，快速反射镜电控系统根据主控计算机给定的引导位置数据进行定位，并在该位置保持稳定；跟踪模式下，快速反射镜电控系统根据红外相机的脱靶量数据进行实时跟踪。本专利技术的快速反射镜电控系统具有控制精度高且易操作的优点。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统的结构示意图；图2为前面板的结构示意图；图3为图1所示的快速反射镜电控系统中的各组件之间的连接关系示意图；图4为图1所示的快速反射镜电控系统的控制原理示意图；图5为图1所示的快速反射镜电控系统的软件流程示意图。图中:1、机箱,2、伺服控制器,3、驱动器，4、5V电源，5、24V电源，6、后面板,61、220V电源接口，7、前面板，71、方位电机接口，72、俯仰电机接口，73、方位编码器接口，74、俯仰编码器接口，75、红外通讯接口，76、主控通讯接口，77、5V电源指示灯，78、24V电源指示灯,79、电源开关。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的用于提高激光发射系统瞄准精度的快速反射镜电控系统是在
技术介绍
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭树萍，于洪君，王伟国，李博，刘廷霞，吉桐伯，郭劲，郭立红，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：