摘要：本文介绍了基于tms320f2812三轴跟踪转台伺服控制系统的设计与实现。采用“交流伺服电机+减速器”代替转台传统的直流力矩电机直接驱动负载的方式；运用dsp和can总线技术；利用上、下位机协同控制的方法，使系统能够满足超低速、宽调速、高精度、高可靠性的要求。
关键词：三轴跟踪转台；tms320f2812；硬件设计；软件设计

0 引言

目前国内外的转台大多应用于惯性导航领域以及飞行姿态仿真系统。而机动目标跟踪也已经越来越为人们所重视，在现代化技术中，尤其是在国防技术中，有着举足轻重的作用。我国从六七十年代开始就开始自行研制三轴液压转台，到80年代开始出现电液伺服控制系统转台和伺服电机控制系统转台。转台逐步朝着高精密、高准确性的方向发展，而且随着航天和航空技术的发展，以及车载、舰载对转台体积的要求，转台也逐渐开始小型化、智能化。

目标跟踪系统是直瞄武器的“眼睛”，其对机动目标跟踪的准确度，直接影响到武器系统的射击命中率。一般跟踪系统为一个转台，跟踪转台在空间沿三个坐标轴的平移量对目标的跟踪精度影响不大，可以忽略不计。对跟踪精度影响比较大的是跟踪转台的方位和俯仰两个自由度。目前我国高炮上装备的大部分转台机构就是只考虑了方位和俯仰两个自由度。

在自动目标跟踪系统中，为了能够识别目标，需要对跟踪系统传感器采集到的数据进行图象识别，如果忽略横滚向的影响，而采用两自由度转台，会造成采集到的图像发生扭曲失真，加大图像处理的难度。而且当车体在地面上行进或者舰船在海上航行时，都会由于路面或海浪而引起横滚向的偏移。因此为了减小图像处理的难度，抵消车体或舰船在横滚向的偏移，在自动跟踪系统中应该采用三自由度的跟踪转台，即包括方位、俯仰和横滚三个自由度。

1 三轴跟踪转台系统设计

目前国内外绝大部分的电动转台均采用直流力矩电机直接驱动负载的方式。这种控制方法的特点是电机的输出轴不需要加减速器，直接驱动负载，避免了由减速器的回程间隙带来的误差，然而它的缺点是，跟踪速度完全决定于力矩电机稳定转速范围，低速性能不佳，当低速跟踪时会出现“爬行”现象，而且成本较高。本文将采用一种“交流伺服电机+减速器”的驱动方式。由于交流伺服电机技术的发展，现在市场上的交流伺服电机的调速范围很宽，如松下交流伺服电机，稳定转速为1转/分到5000转/分，如果经过一个速比超过150的减速器减速后，最低跟踪速度能达到0.04°/s。理论上能使系统的低速性能提高一个数量级。表1为三轴跟踪转台的各轴运动参数技术指标。

表1 三轴跟踪转台各轴运动参数技术指标

三轴跟踪转台的三维效果图，图示位置为平衡位置，转台总体尺寸约为φ700mm*650mm。负载为ccd图像传感器及镜头，重量约5kg。底座为圆盘形，留有固定螺栓孔，方便安装。三