本文主要是針對主要基于DSP的數(shù)字舵機控制系統(tǒng)進行闡述。所謂舵機就是飛機在飛行控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行機構(gòu),飛機在空中的飛行軌跡都是靠舵機帶動舵面來實現(xiàn)的,其性能的好壞直接影響飛機的性能。通常情況下舵機主要由無刷直流電機、控制器、舵機機械結(jié)構(gòu)、傳感器四部分組成,其中控制器是舵機的核心組成部分~([1])。文章以某型飛機的舵機控制為背景,通過實際現(xiàn)場對新型全數(shù)字電動舵機控制系統(tǒng)的設(shè)計需求,結(jié)合某型飛機的特點以及對舵機的高性能要求,設(shè)計出了一套基于DSP的數(shù)字舵機控制系統(tǒng)。通過對系統(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)計等問題。因此本文將從以下幾個部分開始對數(shù)字舵機控制系統(tǒng)進行研究和設(shè)計。首先,通過對現(xiàn)狀的分析,提出要設(shè)計一種數(shù)字化程度高的舵機控制系統(tǒng)來滿足飛機的精準控制;同時,通過對系統(tǒng)的分析,找出系統(tǒng)所用的一些指標,并根據(jù)指標進行系統(tǒng)的總體設(shè)計。其次,根據(jù)現(xiàn)有舵機的基本組成部分,開始對舵機控制系統(tǒng)的硬件進行設(shè)計。舵機控制采用2位定點DSP(數(shù)字信號處理器芯片)TMS320F2812~([2]),搭配Alter公司生產(chǎn)的EPM系列CPLD做為控制核心~([3])。通過對硬件中長時間受力的部件進行ANSYS的強度分析,判斷其是否滿足現(xiàn)場的強度要求。還根據(jù)各個硬件功能模塊對電源的不同需求設(shè)計相應(yīng)的電源處理電路。同時在進行了硬件設(shè)計后,通過對舵機系統(tǒng)的進行控制的總體要求分析,設(shè)計出一種滿足系統(tǒng)要求的上位機軟件。飛機駕駛者可以利用上位機軟件控制舵機動作,從而控制飛機的飛行。舵機控制系統(tǒng)的軟件包含BIT軟件和應(yīng)用軟件兩部分內(nèi)容。BIT軟件在后臺運行,對伺服回路進行監(jiān)控,并將檢測到的回路狀態(tài)及故障信息上報上位機。應(yīng)用軟件由系統(tǒng)管理、控制律計算、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、上位機指令、監(jiān)控結(jié)果進行邏輯和伺服回路控制律計算,將計算出的控制指令發(fā)送給功率驅(qū)動模塊控制電機轉(zhuǎn)動完成對伺服回路的閉環(huán)控制。最后,在進行軟硬件設(shè)計的同時,建立伺服回路數(shù)學模型進行仿真可以對系統(tǒng)的控制律進行設(shè)計,并通過仿真中對參數(shù)進行調(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)學模型與工程實踐不可避免的存在一些差異,在實際應(yīng)用過程中,通過舵機伺服回路系統(tǒng)聯(lián)試試驗再調(diào)整控制律參數(shù),以滿足舵機系統(tǒng)的性能要求。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V249.1;TP273
【部分圖文】：

舵機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計舵機控制器主要由主控板卡、電機驅(qū)動板卡組成。其中，主控板卡為該系統(tǒng)的核心部分，負責算法的執(zhí)行。PC 機用于模擬彈上計算機生成目標位置命令，通過通信傳送到本文設(shè)計的舵機控制板卡中，主控板卡將采集到的舵機實時位置數(shù)據(jù)，與上傳來的位置指令數(shù)據(jù)，代入到一定的控制算法中進行運算。舵機控制系統(tǒng)由控制部分、執(zhí)行部分、處理和顯示部分組成。圖 3.1 是舵機控制系硬件簡圖。蘭州交通大學工程碩士學位論文

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、便攜性高，同時適用于多種手持設(shè)備；符合高低溫、振動測試，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)可以在一個周期內(nèi)并行完成取指，使得信號的處理速度明顯提高
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本文編號：2883135