在靶场测试领域中,采用跟踪转镜高速摄影来记录弹丸的滚动、章动、尾翼张开及脉冲点火等过程,进而用来测量分析弹丸飞行姿态、稳定性及弹丸参数成为一种有效的测试手段。其中,转镜的伺服控制及其驱动技术是系统实现的关键与难点。本文运用外弹道理论及空气动力学的研究成果,深入研究了弹丸运动规律,建立了控制转镜运动的数学模型,并着重分析了控制电机运动的主要参数。系统采用AT91RM9200作为核心控制器控制伺服电机运动,使得水平方向飞行的弹丸能够通过一块平面反射镜成像在相机中,用伺服电机带动转镜运动,当转镜的速度与被跟踪目标速度相匹配时,在一定的误差范围内,被跟踪目标在相机中的像将保持相对静止状态,这样高速摄相机就可以拍摄到弹丸飞行时的清晰像,达到实时跟踪的目的。基于ARM技术,完成了转镜伺服控制系统与驱动技术的设计方案,在以VxWorks为操作系统的开发平台上完成了应用程序开发,主要包括与上位机之间的串口通信、弹丸速度采集、温度采集、伺服控制程序。另外设计了以单片机为核心控制单元的硬件驱动电路,实现了RS485逻辑电平方式的脉冲输出,满足伺服电机电子齿轮方式的控制要求。通过仿真实验及模拟实物进行追踪拍摄,验证了该控制系统的数学模型及控制方案的可行性与可靠性。实验结果表明,采用ARM控制系统可以提高系统的实时性,保证了系统的延迟在1ms以内,同时以电子齿轮方式控制伺服电机运动能够满足伺服控制的精度要求,针对初速度为100m/s-1500m/s的弹丸可以跟踪拍摄100m的轨迹,并达到0.5°的跟踪精度。