基于CAN总线的小型飞行器伺服系统设计

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1、第!"卷!第#期弹!箭!与!制!导!学!报:’,;!"!<’;#!!!$$"年$%月&’()*+,’-.)’/0123,04!5’16024!73443,04+*89(38+*10&(*!$$"基于5=G总线的小型飞行器伺服系统设计"安!斌!贾!锐"西北工业大学!西安!W=$$W!#摘!要!介绍了一种新型的基于F?<总线的小型飞行器分布式伺服系统!描述了该系统的硬件结构!给出了系统F?<网络接口!并对系统中F?<网络通讯的实时性进行了分析$实验结果表明该系统运行良好!能够满足小型飞行器控制系统的要求$关键词!F?<总线%小型飞行器%数字伺服系统%^A.

2、中图分类号!HCIJ&%"!!文献标志码!?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、不可缺失效而导致整个伺服系统的失效$少的关键组成部分!它的特性直接影响着小型飞行器的整体性能$伺服系统控制飞行器舵面的";$!数字化伺服单元构成偏转!保证舵面的各种静态(动态性能指标$随文中介绍的伺服单元主要由^F)^F电源(着新型数字控制器和控制总线的出现!以及高性^A.(无刷电机驱动模块(信号电平转换电路(无能功率器件和高性能永磁材料的问世!电动伺服刷电机以及谐波减速器等部分组成$系统的性能得到了进一步的完善和提高$为了保证伺服系统技术指标!完成实时数据通讯和数据处理以及电路保护功能!并考虑到系统的扩展性!控制器件选用了的NM公司高性能"!5=G总

5、线伺服系统设计^A.芯片N7A#$!]Z!U$#?$其运算速度为在小型飞行器中!飞行控制系统要求机载伺U$7M.!片内主要包含了一个事件管理器J:?(服系统能够实时接收飞控计算机给定的舵面偏一个=$位的?^(一个串行通信接口模块AFM(一角信号!保证舵面在规定的响应时间内以一定的个=%位的串行外设接口模块A.M和一个F?<总精度趋近给定偏角!并将当前舵面的实际偏转角反馈给飞控计算机$线收发器!适合应用于数字伺服系统控制$为了使开发的伺服系统有良好的通用性!将在系统中N7A#$!]Z!U$#?通过其自身的伺服系统设计为分布式系统!每个控制器控制一F?<总

6、线控制器与飞控计算机进行数据传输!台舵机运行$飞行控制计算机与伺服控制器使并使用?^转换模块实时监测舵机位置(电流等用F?<总线通信!由于小型飞行器内部数据传参数$控制器根据内置的控制算法产生控制数输距离短"一般不大于#$G#!数据传输速度可达据!控制数据通过转换算法产生控制量".D7"收稿日期!!$$WX$>X$Y作者简介!安斌"=Y"$X#!男!天津人!工程师!硕士!研究方向’小型飞行器伺服系统设计$&%%&弹箭与制导学报第!"卷!信号和^M5信号!"控制量进入逻辑阵列与无刷电机位置传感器信号进行逻辑综合后"输出电机控制信号#电机控制信号经光耦隔离

7、后控制电机驱动模块7AbU#$=驱动无刷电机运行#伺服系统结构见图=#为了减小电动机驱动电路对控制电路的干扰"不但使用光电耦合器将电机控制电路和驱动模块进行了隔离"还在电流检测部分使用了专为电流检测开发的线性隔离放大器HF.]W>=$"图!!发送和接收流程图做到了电路中功率地和模拟地完全的隔离"保证时对飞控系统总体性能有一定的影响"所以数据了系统稳定运行#传输的实时性是航空电子系统在设计时着重考虑的问题"要尽量减小数据传输延时"确保指令信息在限定的时间内成功的传输#BD$!5=G总线的信息时延由于飞控计算机和伺服控制器的F.E读写数据时间可以忽略"控制

8、指令传输延迟时间:80,+L可分为飞控机输出指令在发送缓冲中的等待时间:"控制指令的传输延时: