采用了伺服驱动器系统的Stryker光学观察器试验台

采用了伺服驱动器系统的Stryker光学观察器

采用了伺服驱动器系统的Stryker光学观察器 2011年12月03日 来源： 战场系统例如Stryker装甲车中越来越广泛地使用伺服直接驱动马达，这显示出这些运动系统相当强健。在伺服驱动器技术领域，美国军方既是领导者也是追随者。正如Galil Motion Control公司的资深应用工程师John Riley所说，美国军方在伺服驱动器应用方面仍然落后于工业界，至少在战场装备方面是这样。“军方通常比较保守，这也可以理解。”Riley说。之所以说这种保守可以理解，是因为军方不能拿前线士兵的生命开玩笑。战场装备中的很多应用并不需要高端工业运动系统所需的那种精确度，比如半导体制造业。“军事应用可能也要求一定的精确度，”Riley称，“但是不太可能要求像在几十纳米内安装晶板那样的精确度。”但是当军方真的使用伺服驱动器系统的时候，它却在伺服驱动器鲁棒性方面走在前面。Riley称军方在温度范围、振动载荷和封装方面的要求高于工业应用的伺服驱动器。

Styker的武器系统可能最受关注，但是该装甲车的高级伺服驱动的光学观察器却能让它的指挥官在战场上生存下来

美国陆军Stryker装甲车是伺服驱动器在军事设备应用的极好例子，它是八个轮子且全轮驱动的装甲车，目前在伊拉克服役。Stryker的一个高级性能是具有一个定制的光学观察系统，它能让指挥官360度了解战场情况——而不用将他的头探出装甲车。该系统由PVP Advanced Electro-Optical Systems公司开发，称为指挥官全景观察器(CPV))，这个高科技潜望镜在两个轴使用了惯性传感器，还使用了一个陀螺装置，这样装甲车无论在崎岖不平的地形上行驶还是在承受武器系统后坐力的时候，指挥官都能清楚地观察外界情况。据工程师Geoff Miller称，CPV具有“在几个角秒内”的绝对指向精度，他是PVP公司的军方项目经理。它还在各种操作环境下，例如不同的车速、温度、高达几百个”g”的振动载荷、光照以及其它情况，把观测器稳定到100微弧度。它被设计用于满足在恶劣条件下保持长使用寿命和低维护性能的要求。“要知道为军方设计的这些系统必须至少服役20年。”Miller幽默地说。PVP公司多年来为军方和国家安全设备制造相关光学系统和传感器平台，过去公司只使用步进电机来驱动陀螺运动系统。“我们对步进电机非常了解，因此采用步进电机当然是最保守最稳妥的。”Miller称。不过在CPV项目中，PVP公司的工程师们在确保闭环伺服系统能够满足军方恶劣的环境和长寿命要求的前提下，他们第一次尝试使用了这种系统。最后他们使用了几个供货商的直接驱动的无框马达和Galil公司的一台DMC-1425双轴控制器制造了CPV的运动系统。该控制器本身必须要根据底板布局和VME 底板连接进行定制。Galil还协助PVP公司进行固件定制，以满足Stryker中所使用的非标准化通信协议，并能够处理系统中的Netzer电子编码器发出的信号。Miller称，该运动控制系统在两种互补模式下工作：第一种是根据指挥官指定的特定仰角和方位角而设定的位置模式；第二种是进行位置循环的闭合从而保证稳定性。系统必须能够根据飞速变化的地形情况和武器发射引起的扰动快速进行修正，因此它的频率为2kHz。直接驱动技术在保证系统性能方面也发挥了作用。一方面它不需要动力齿轮组件从而节省了空间提高了可靠性，另一方面因为它不需要动力齿轮组件，从而不存在磁滞现象，这提高了反应速度。“最终我们设计出了一个反应更快的系统。”Miller说。虽然PVP公司有丰富的步进电机经验，但是它在该设备中采用闭环伺服系统是迫不得已的。据Galil资深应用工程师John Hayes称，这是因为一方面系统的更新频率很高，这对步进电机来说是个大问题，他协助PVP公司定制Stryker设备的DMC-1425控制器。“对于该设备，即使微步进电机也太慢太不稳定了。”他说。Miller还提到了由于采用了这种伺服系统所带来的性能提升。“该项目的精确度要求需要我们采用伺服驱动器系统。”Miller称。

夜鹰系统是一个云台万向节，采用了和Stryker 相同的光学观察器，可对光学和其他传感器进行定位

即使不是因为精确度的要求把步进电机筛选掉，PVP还有其他理由使用伺服驱动器而不使用步进电机。Miller称CPV所采用的Galil伺服驱动器平台也开始应用于其他新产品开发。“伺服驱动器是缩短开发时间和降低成本的有力工具。”他说。例如，在它成功用于Stryker观察系统后，PVP公司又为国家安全设备开发了一种新型监视工具。这套夜鹰（Night Hawk）系统是一种云台万向节，在几个角秒精度内对光学和其他类型的传感器进行定位。“对于夜鹰系统，我们可以使用和CPV一样的伺服系统，95%的固件可以再利用。”Miller称。其它即将面世的类似产品也会采用PVP公司的伺服驱动器平台。“目前我们打算让新产品都使用伺服驱动器，除非客户特别指定使用步进电机。”Miller称。(end)

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