發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 05:24

　　 本文主要是針對(duì)主要基于DSP的數(shù)字舵機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行闡述。所謂舵機(jī)就是飛機(jī)在飛行控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行機(jī)構(gòu),飛機(jī)在空中的飛行軌跡都是靠舵機(jī)帶動(dòng)舵面來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其性能的好壞直接影響飛機(jī)的性能。通常情況下舵機(jī)主要由無(wú)刷直流電機(jī)、控制器、舵機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器四部分組成,其中控制器是舵機(jī)的核心組成部分~([1])。文章以某型飛機(jī)的舵機(jī)控制為背景,通過(guò)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)對(duì)新型全數(shù)字電動(dòng)舵機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求,結(jié)合某型飛機(jī)的特點(diǎn)以及對(duì)舵機(jī)的高性能要求,設(shè)計(jì)出了一套基于DSP的數(shù)字舵機(jī)控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析,了解了其結(jié)構(gòu)組成、控制方案、控制器軟硬件設(shè)計(jì)等問題。因此本文將從以下幾個(gè)部分開始對(duì)數(shù)字舵機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。首先,通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀的分析,提出要設(shè)計(jì)一種數(shù)字化程度高的舵機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)滿足飛機(jī)的精準(zhǔn)控制;同時(shí),通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的分析,找出系統(tǒng)所用的一些指標(biāo),并根據(jù)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。其次,根據(jù)現(xiàn)有舵機(jī)的基本組成部分,開始對(duì)舵機(jī)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。舵機(jī)控制采用2位定點(diǎn)DSP(數(shù)字信號(hào)處理器芯片)TMS320F2812~([2]),搭配Alter公司生產(chǎn)的EPM系列CPLD做為控制核心~([3])。通過(guò)對(duì)硬件中長(zhǎng)時(shí)間受力的部件進(jìn)行ANSYS的強(qiáng)度分析,判斷其是否滿足現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)度要求。還根據(jù)各個(gè)硬件功能模塊對(duì)電源的不同需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的電源處理電路。同時(shí)在進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)后,通過(guò)對(duì)舵機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)行控制的總體要求分析,設(shè)計(jì)出一種滿足系統(tǒng)要求的上位機(jī)軟件。飛機(jī)駕駛者可以利用上位機(jī)軟件控制舵機(jī)動(dòng)作,從而控制飛機(jī)的飛行。舵機(jī)控制系統(tǒng)的軟件包含BIT軟件和應(yīng)用軟件兩部分內(nèi)容。BIT軟件在后臺(tái)運(yùn)行,對(duì)伺服回路進(jìn)行監(jiān)控,并將檢測(cè)到的回路狀態(tài)及故障信息上報(bào)上位機(jī)。應(yīng)用軟件由系統(tǒng)管理、控制律計(jì)算、任務(wù)管理、伺服回路自監(jiān)控等功能模塊組成~([4])。應(yīng)用軟件根據(jù)采集的伺服回路狀態(tài)信號(hào)、上位機(jī)指令、監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行邏輯和伺服回路控制律計(jì)算,將計(jì)算出的控制指令發(fā)送給功率驅(qū)動(dòng)模塊控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)完成對(duì)伺服回路的閉環(huán)控制。最后,在進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)的同時(shí),建立伺服回路數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真可以對(duì)系統(tǒng)的控制律進(jìn)行設(shè)計(jì),并通過(guò)仿真中對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整可以預(yù)設(shè)伺服回路系統(tǒng)的控制律參數(shù)。由于數(shù)學(xué)模型與工程實(shí)踐不可避免的存在一些差異,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,通過(guò)舵機(jī)伺服回路系統(tǒng)聯(lián)試試驗(yàn)再調(diào)整控制律參數(shù),以滿足舵機(jī)系統(tǒng)的性能要求。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V249.1;TP273
【部分圖文】：

舵機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)舵機(jī)控制器主要由主控板卡、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板卡組成。其中，主控板卡為該系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)算法的執(zhí)行。PC 機(jī)用于模擬彈上計(jì)算機(jī)生成目標(biāo)位置命令，通過(guò)通信傳送到本文設(shè)計(jì)的舵機(jī)控制板卡中，主控板卡將采集到的舵機(jī)實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，與上傳來(lái)的位置指令數(shù)據(jù)，代入到一定的控制算法中進(jìn)行運(yùn)算。舵機(jī)控制系統(tǒng)由控制部分、執(zhí)行部分、處理和顯示部分組成。圖 3.1 是舵機(jī)控制系硬件簡(jiǎn)圖。蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文

圖 3.2 主控板結(jié)構(gòu)圖 芯片的選用目前成熟的方案，選定 TI 公司的 TMS320F2812 作為主控芯片，主頻具備 I2C、SPI、CAN、PWM 等總線接口；適用于各種控制類工業(yè)設(shè)備能強(qiáng)、便攜性高，同時(shí)適用于多種手持設(shè)備；符合高低溫、振動(dòng)測(cè)試，用。和許多其它種類一樣，采用經(jīng)典的哈佛總線結(jié)構(gòu)，利用多總線在存和之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)[10]。程序讀總線有根地址線和犯根數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)讀、寫種多總線結(jié)構(gòu)使得它可以在一個(gè)周期內(nèi)并行完成取指令、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)用了指令流水線技術(shù)，使得信號(hào)的處理速度明顯提高[11]。

圖 3.2 主控板結(jié)構(gòu)圖選定 TI 公司的 TMS320F2812 作AN、PWM 等總線接口；適用于各時(shí)適用于多種手持設(shè)備；符合高一樣，采用經(jīng)典的哈佛總線結(jié)構(gòu)。程序讀總線有根地址線和犯根數(shù)可以在一個(gè)周期內(nèi)并行完成取指，使得信號(hào)的處理速度明顯提高
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本文編號(hào)：2883135