一种遥控运动目标系统的设计与开发
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２１ 年第０ 期 ０２ ９
科技 圈向导
◇ 技术◇ 信息
一
种遥控运动 目标系统的设计与开发
张 泉 张子 敬 ２
（． １中国人 民解放军 ９ ４ ６部 队 河北 １４
涿州
０ ２ ５ ；． ７ ７ ０ ２天津工业大学
中国 天 津 ３ ０ ６ ） ０ １ ０
【 要】 摘 针对 实弹训练的不足和满足实际训 练的需求， 设计－￣ ｆＬ了遥控运动 目 系统， － 标 可实现远程遥控运动 目 标的运动和停 止 ． 有效的满 足 了所需的静对静 、 静对动、 动对静和动对动的基 本训 练的需要 ， 促进和提 高了训练效益和水平， 具有相 当广泛的应用价值和推 广价值 。 【 关键词 】 遥控运动 目 ； 标 串口通信 ； 设计
图 ２ １ 电 机 电气 控 制 —
Ｆｉ．—１ Ｃｏｎｒ ｌ ｆｅｅ ｔｏ ｅ ｈ ｉｓａｎ ｅ ｔｉ ｇ２ ｔｏ ｌｃｒ ｍ ｃ ａｎｃ ｄ ｅｌｃ ｒ ｏ ｃ
２２电机 的 Ｐ ． ＷＭ 调 速
网 通 悻 无 薛Ｉ 系 车 信 线 体 统 镅 镌 ｌ —
图 １ １系 统 组 成 结 构 —
１ 控 运 动 目标 系统 的 组 成 及 主 要 性 能指 标 ． 遥
１１ ． 遥控运动 目标系统的组成 遥控运动 目标系统 由控制系统和机械系统 两大部分组成 控制系 统分为两部分 ： 控制箱 、 电源箱 ； 机械系统部分包 括电机 、 光码盘 、 轨道 以及滚轴机构 。采用分布式控制 ． 控制室内的指挥控制系统（ 计算机 ） 为上位机 ． 目标 内的微 机控制显示 系统为下位机 ． 二者 通过无线模块 进行通讯 其系统组成结构如 图 １ １ － 所示
Ｆｉ １ Ｓｙ ｔ ｇ．—１ ｓｅｍ ｍａｋ ｓ ｕ ｔｕ ｔ ｅ ｅ ｐ ｓｒ ｃｕｒ
本设 计中使用了 Ｐ ＷＭ调速器 ． 它适用 于稀土 、 永磁 电动机 ． 可以 丁 作在工作环境温度范 围一 ０ ＋ ０． 二 １ ～ ６ 相对湿度不大于 ８ Ｒ ０ Ｈ的 结 露 环境中。它具有宽 的工作 电源 ： Ｃ１～ ０ 输出电压精 度不大于 １ Ｄ ８ ３Ｖ： ％． 输出电压范围 ： Ｃ Ｖ～ Ｄ Ｏ 额定电压 ； 输出电流最 大能达 ＤＣ ５ 具有瞬时 ３Ａ； 短路保护和快速停止 的功能 以实现远程启动和停 止 ． 可 具有 电流 没 置和限制保护以及软启 动和软停止 的设置功能 ． 在低速 启动时具有大 的力矩 。
Ｏ 引言 ． 在恶劣的野外作业环境下 ． 如何通过上层控制平 台远程遥控运 动 目标（ 靶车） 的前进 、 后退 、 停止 、 速度 的调节及 自动 的进行左右零 点校 验等命令 ． 实现对运 动 目标 的控制 ． 并在所需 的运 动距离上 自动换 向 返 回． 是该控制系统 实现的总体 目标 ．该运动 目标 的控制 系统分 为直 ． 流调速系统 、 无线通信 系统 和单片机微机控制系统等部分 上层 指挥 控制平台与运动 目标之 间由无线通信模块进行信息传递 为了提高射手对运 动 目 的射击水平 ． 习场 中需要 布设 一些能 标 预 够运动的 目标 ， 以实现坦克 、 甲车等载员武器 的动对动 、 装 静对动的射 击训练方式 为此设计 了一种采用绞盘 、 轨道式 的遥控运动 目标
目 标能够实现前进 、 后退 、 停止等动作 ． 的是电机的正反转 本 靠 设 计使用的 Ｐ ＷＭ调 速器采 用的是 单向驱动 ． 了结 合调速器进行 电 为 路设计 ， 以实现 电机 的正反转 ， 必须设计换向电路 电机 的额定 工作 电 流为 １Ａ． 保持 １ 倍 的裕量 ．必须 保持 主电路 的耐流 强度达 到 ９ 若 ． ５ ２ ．Ａ． ８５ 本设计 中使用 了 ２个 １Ｖ、０ ２ ４ Ａ的低压大功率 继电器来实 现电 机的换向 ． 并且使用 了 ２个小继电器作为 中间继 电器来驱动相应 的大 功率继电器 。另外使用一个小继 电器来作为电磁抱闸 的使能继 电器 ． ． 其 电机电气控制 如图 ２ １ － 所示
Ｐ Ｍ 调 速器 具 有 ３个 调 整 电位 器 ： Ｗ 电流 限 制调 整 Ｔ ＲＱ Ｅ、 矩 Ｏ Ｕ 转
１ ． ２主要性能指标 （） １根据控制命令能够实现前进 、 后退、 止的动作 停 （ ） 据控制命令能 够 自动 的进行左右零 点校验 ． 验完毕返 回 ２根 校 到位信 息。 （） ３ 能够实现速度 的调节 ， 并保证各种负载下靶车运行平稳 。 （） ４ 训练前具 有试运 行功能 ． 可以 自动往返 一次 ． 并停 于起始位 置； 开始训 练后 ． 能够 自动 的往返运行 （） ５具有 欠压保护 、 电流保护 ， 过 防止 电机堵转和靶车越位 。 （） ６ 根据命令信号 ， 回当前 的运行脉冲数 ， 返 靶车停止后再启动运 行 ． 冲数能够 累积 ． 车运行到左 右零点时 ， 冲数 目自动清零 ． 脉 靶 脉 重 新开始计数。 （） ７ 所有命令 和数据 的传输 都以无线 的形 式进 行 ． 实现方 法通过 无线模块 ． 无线通信距离能够达到 １ｍ ｋ （） ８ 靶车 的运行动力为 ２ Ｖ蓄电池 ． ４ 控制电源为 １Ｖ蓄电池 ２
２硬 件 系统 的 设 与 实 现 ．
本设计 中所研究的运动靶车硬件 主要包 括 ：大功率直流电机 、 绞 盘 、 轮减 速机构 、 齿 钢丝绳 、 轨道 、 车体 、 电气 控制电路 、 片机控制 电 单 路、 电机调速 电路 、 无线模块 、 红外光电开关 、 光码盘 等。 下面分别作一 介 绍 其 实 现 方 法 ２１电机 的使用及正反转控制 ． 本 设计 中所使 用 的电机是 ２ Ｖ４ ０ 的直流伺 服 电机 ．它功率 ４ ／５Ｗ 大， 运行平稳 ， 并具有 电磁抱 闸的功能 。电机运行前 ， 务必要先 给电磁 抱 闸机构通 电， 使其使能 ， 然后就可以给电机通电 ． 这样 电机就可 以运 转 了。 止时 ， 电机 的电枢 电源断开 （ 停 先使 即电枢电压为 Ｏ ． ） 再断开抱 闸机构 的电源 ． 时电磁抱 闸机构立即起作用 ． 这 电机 即刻刹车 因此 ， 这 样可 以保证靶 车在左 右零点到位时 ． 能够准确的停 车
科技 圈向导
◇ 技术◇ 信息
一
种遥控运动 目标系统的设计与开发
张 泉 张子 敬 ２
（． １中国人 民解放军 ９ ４ ６部 队 河北 １４
涿州
０ ２ ５ ；． ７ ７ ０ ２天津工业大学
中国 天 津 ３ ０ ６ ） ０ １ ０
【 要】 摘 针对 实弹训练的不足和满足实际训 练的需求， 设计－￣ ｆＬ了遥控运动 目 系统， － 标 可实现远程遥控运动 目 标的运动和停 止 ． 有效的满 足 了所需的静对静 、 静对动、 动对静和动对动的基 本训 练的需要 ， 促进和提 高了训练效益和水平， 具有相 当广泛的应用价值和推 广价值 。 【 关键词 】 遥控运动 目 ； 标 串口通信 ； 设计
图 ２ １ 电 机 电气 控 制 —
Ｆｉ．—１ Ｃｏｎｒ ｌ ｆｅｅ ｔｏ ｅ ｈ ｉｓａｎ ｅ ｔｉ ｇ２ ｔｏ ｌｃｒ ｍ ｃ ａｎｃ ｄ ｅｌｃ ｒ ｏ ｃ
２２电机 的 Ｐ ． ＷＭ 调 速
网 通 悻 无 薛Ｉ 系 车 信 线 体 统 镅 镌 ｌ —
图 １ １系 统 组 成 结 构 —
１ 控 运 动 目标 系统 的 组 成 及 主 要 性 能指 标 ． 遥
１１ ． 遥控运动 目标系统的组成 遥控运动 目标系统 由控制系统和机械系统 两大部分组成 控制系 统分为两部分 ： 控制箱 、 电源箱 ； 机械系统部分包 括电机 、 光码盘 、 轨道 以及滚轴机构 。采用分布式控制 ． 控制室内的指挥控制系统（ 计算机 ） 为上位机 ． 目标 内的微 机控制显示 系统为下位机 ． 二者 通过无线模块 进行通讯 其系统组成结构如 图 １ １ － 所示
Ｆｉ １ Ｓｙ ｔ ｇ．—１ ｓｅｍ ｍａｋ ｓ ｕ ｔｕ ｔ ｅ ｅ ｐ ｓｒ ｃｕｒ
本设 计中使用了 Ｐ ＷＭ调速器 ． 它适用 于稀土 、 永磁 电动机 ． 可以 丁 作在工作环境温度范 围一 ０ ＋ ０． 二 １ ～ ６ 相对湿度不大于 ８ Ｒ ０ Ｈ的 结 露 环境中。它具有宽 的工作 电源 ： Ｃ１～ ０ 输出电压精 度不大于 １ Ｄ ８ ３Ｖ： ％． 输出电压范围 ： Ｃ Ｖ～ Ｄ Ｏ 额定电压 ； 输出电流最 大能达 ＤＣ ５ 具有瞬时 ３Ａ； 短路保护和快速停止 的功能 以实现远程启动和停 止 ． 可 具有 电流 没 置和限制保护以及软启 动和软停止 的设置功能 ． 在低速 启动时具有大 的力矩 。
Ｏ 引言 ． 在恶劣的野外作业环境下 ． 如何通过上层控制平 台远程遥控运 动 目标（ 靶车） 的前进 、 后退 、 停止 、 速度 的调节及 自动 的进行左右零 点校 验等命令 ． 实现对运 动 目标 的控制 ． 并在所需 的运 动距离上 自动换 向 返 回． 是该控制系统 实现的总体 目标 ．该运动 目标 的控制 系统分 为直 ． 流调速系统 、 无线通信 系统 和单片机微机控制系统等部分 上层 指挥 控制平台与运动 目标之 间由无线通信模块进行信息传递 为了提高射手对运 动 目 的射击水平 ． 习场 中需要 布设 一些能 标 预 够运动的 目标 ， 以实现坦克 、 甲车等载员武器 的动对动 、 装 静对动的射 击训练方式 为此设计 了一种采用绞盘 、 轨道式 的遥控运动 目标
目 标能够实现前进 、 后退 、 停止等动作 ． 的是电机的正反转 本 靠 设 计使用的 Ｐ ＷＭ调 速器采 用的是 单向驱动 ． 了结 合调速器进行 电 为 路设计 ， 以实现 电机 的正反转 ， 必须设计换向电路 电机 的额定 工作 电 流为 １Ａ． 保持 １ 倍 的裕量 ．必须 保持 主电路 的耐流 强度达 到 ９ 若 ． ５ ２ ．Ａ． ８５ 本设计 中使用 了 ２个 １Ｖ、０ ２ ４ Ａ的低压大功率 继电器来实 现电 机的换向 ． 并且使用 了 ２个小继电器作为 中间继 电器来驱动相应 的大 功率继电器 。另外使用一个小继 电器来作为电磁抱闸 的使能继 电器 ． ． 其 电机电气控制 如图 ２ １ － 所示
Ｐ Ｍ 调 速器 具 有 ３个 调 整 电位 器 ： Ｗ 电流 限 制调 整 Ｔ ＲＱ Ｅ、 矩 Ｏ Ｕ 转
１ ． ２主要性能指标 （） １根据控制命令能够实现前进 、 后退、 止的动作 停 （ ） 据控制命令能 够 自动 的进行左右零 点校验 ． 验完毕返 回 ２根 校 到位信 息。 （） ３ 能够实现速度 的调节 ， 并保证各种负载下靶车运行平稳 。 （） ４ 训练前具 有试运 行功能 ． 可以 自动往返 一次 ． 并停 于起始位 置； 开始训 练后 ． 能够 自动 的往返运行 （） ５具有 欠压保护 、 电流保护 ， 过 防止 电机堵转和靶车越位 。 （） ６ 根据命令信号 ， 回当前 的运行脉冲数 ， 返 靶车停止后再启动运 行 ． 冲数能够 累积 ． 车运行到左 右零点时 ， 冲数 目自动清零 ． 脉 靶 脉 重 新开始计数。 （） ７ 所有命令 和数据 的传输 都以无线 的形 式进 行 ． 实现方 法通过 无线模块 ． 无线通信距离能够达到 １ｍ ｋ （） ８ 靶车 的运行动力为 ２ Ｖ蓄电池 ． ４ 控制电源为 １Ｖ蓄电池 ２
２硬 件 系统 的 设 与 实 现 ．
本设计 中所研究的运动靶车硬件 主要包 括 ：大功率直流电机 、 绞 盘 、 轮减 速机构 、 齿 钢丝绳 、 轨道 、 车体 、 电气 控制电路 、 片机控制 电 单 路、 电机调速 电路 、 无线模块 、 红外光电开关 、 光码盘 等。 下面分别作一 介 绍 其 实 现 方 法 ２１电机 的使用及正反转控制 ． 本 设计 中所使 用 的电机是 ２ Ｖ４ ０ 的直流伺 服 电机 ．它功率 ４ ／５Ｗ 大， 运行平稳 ， 并具有 电磁抱 闸的功能 。电机运行前 ， 务必要先 给电磁 抱 闸机构通 电， 使其使能 ， 然后就可以给电机通电 ． 这样 电机就可 以运 转 了。 止时 ， 电机 的电枢 电源断开 （ 停 先使 即电枢电压为 Ｏ ． ） 再断开抱 闸机构 的电源 ． 时电磁抱 闸机构立即起作用 ． 这 电机 即刻刹车 因此 ， 这 样可 以保证靶 车在左 右零点到位时 ． 能够准确的停 车