基于CAN總線的小型飛行器伺服系統(tǒng)設(shè)計

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1、第!"卷!第#期彈!箭!與!制!導(dǎo)!學(xué)!報:’,;!"!<’;#!!!$$"年$%月&’()*+,’-.)’/0123,04!5’16024!73443,04+*89(38+*10&(*!$$"基于5=G總線的小型飛行器伺服系統(tǒng)設(shè)計"安!斌!賈!銳"西北工業(yè)大學(xué)!西安!W=$$W!#摘!要!介紹了一種新型的基于F?<總線的小型飛行器分布式伺服系統(tǒng)!描述了該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)!給出了系統(tǒng)F?<網(wǎng)絡(luò)接口!并對系統(tǒng)中F?<網(wǎng)絡(luò)通訊的實(shí)時性進(jìn)行了分析$實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)運(yùn)行良好!能夠滿足小型飛行器控制系統(tǒng)的要求$關(guān)鍵詞!F?<總線%小型飛行器%數(shù)字伺服系統(tǒng)%^A.

2、中圖分類號!HCIJ&%"!!文獻(xiàn)標(biāo)志碼!?K3077=)(.(0*+K-(L6K<2+-3’-2)M1N02-A615=GNO2?2+(0.+’NB08342)3I(20840)K’4L420G8043C*-’)4G+,,+3)1)+-2R+43*2)’8(108%2B0B+)8R+)042)(12()0+*82B0P)3*13P,0R0)08041)3I08;NB03*20)-+10’-F?

3、!+*82B0)0+,23G0+I3,32L’-F?

4、不可缺失效而導(dǎo)致整個伺服系統(tǒng)的失效$少的關(guān)鍵組成部分!它的特性直接影響著小型飛行器的整體性能$伺服系統(tǒng)控制飛行器舵面的";$!數(shù)字化伺服單元構(gòu)成偏轉(zhuǎn)!保證舵面的各種靜態(tài)(動態(tài)性能指標(biāo)$隨文中介紹的伺服單元主要由^F)^F電源(著新型數(shù)字控制器和控制總線的出現(xiàn)!以及高性^A.(無刷電機(jī)驅(qū)動模塊(信號電平轉(zhuǎn)換電路(無能功率器件和高性能永磁材料的問世!電動伺服刷電機(jī)以及諧波減速器等部分組成$系統(tǒng)的性能得到了進(jìn)一步的完善和提高$為了保證伺服系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)!完成實(shí)時數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)處理以及電路保護(hù)功能!并考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性!控制器件選用了的NM公司高性能"!5=G總

5、線伺服系統(tǒng)設(shè)計^A.芯片N7A#$!]Z!U$#?$其運(yùn)算速度為在小型飛行器中!飛行控制系統(tǒng)要求機(jī)載伺U$7M.!片內(nèi)主要包含了一個事件管理器J:?(服系統(tǒng)能夠?qū)崟r接收飛控計算機(jī)給定的舵面偏一個=$位的?^(一個串行通信接口模塊AFM(一角信號!保證舵面在規(guī)定的響應(yīng)時間內(nèi)以一定的個=%位的串行外設(shè)接口模塊A.M和一個F?<總精度趨近給定偏角!并將當(dāng)前舵面的實(shí)際偏轉(zhuǎn)角反饋給飛控計算機(jī)$線收發(fā)器!適合應(yīng)用于數(shù)字伺服系統(tǒng)控制$為了使開發(fā)的伺服系統(tǒng)有良好的通用性!將在系統(tǒng)中N7A#$!]Z!U$#?通過其自身的伺服系統(tǒng)設(shè)計為分布式系統(tǒng)!每個控制器控制一F?<總

6、線控制器與飛控計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸!臺舵機(jī)運(yùn)行$飛行控制計算機(jī)與伺服控制器使并使用?^轉(zhuǎn)換模塊實(shí)時監(jiān)測舵機(jī)位置(電流等用F?<總線通信!由于小型飛行器內(nèi)部數(shù)據(jù)傳參數(shù)$控制器根據(jù)內(nèi)置的控制算法產(chǎn)生控制數(shù)輸距離短"一般不大于#$G#!數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)據(jù)!控制數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換算法產(chǎn)生控制量".D7"收稿日期!!$$WX$>X$Y作者簡介!安斌"=Y"$X#!男!天津人!工程師!碩士!研究方向’小型飛行器伺服系統(tǒng)設(shè)計$&%%&彈箭與制導(dǎo)學(xué)報第!"卷!信號和^M5信號!"控制量進(jìn)入邏輯陣列與無刷電機(jī)位置傳感器信號進(jìn)行邏輯綜合后"輸出電機(jī)控制信號#電機(jī)控制信號經(jīng)光耦隔離

7、后控制電機(jī)驅(qū)動模塊7AbU#$=驅(qū)動無刷電機(jī)運(yùn)行#伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖=#為了減小電動機(jī)驅(qū)動電路對控制電路的干擾"不但使用光電耦合器將電機(jī)控制電路和驅(qū)動模塊進(jìn)行了隔離"還在電流檢測部分使用了專為電流檢測開發(fā)的線性隔離放大器HF.]W>=$"圖!!發(fā)送和接收流程圖做到了電路中功率地和模擬地完全的隔離"保證時對飛控系統(tǒng)總體性能有一定的影響"所以數(shù)據(jù)了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行#傳輸?shù)膶?shí)時性是航空電子系統(tǒng)在設(shè)計時著重考慮的問題"要盡量減小數(shù)據(jù)傳輸延時"確保指令信息在限定的時間內(nèi)成功的傳輸#BD$!5=G總線的信息時延由于飛控計算機(jī)和伺服控制器的F.E讀寫數(shù)據(jù)時間可以忽略"控制

8、指令傳輸延遲時間:80,+L可分為飛控機(jī)輸出指令在發(fā)送緩沖中的等待時間:"控制指令的傳輸延時: