基于AVR单片机的后缘小翼型智能旋翼测控系统设计.pdf

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1、总第170期2012年第1期直升机技术HELICOPTERTECHNIQUETotalNo．170No．12012文章编号：1673．1220(2012)01-046-06基于AVR单片机的后缘小翼型智能旋翼测控系统设计朱建华1，杨大林1，汪亚敏2，杨卫东1(1．南京航空航天大学直升机旋翼动力学国防重点实验室，江苏南京210016；2．中国直升机设计研究所，江西景德镇333001)摘要研究并设计了智能旋翼振动控制实验的方案，对应用于智能旋翼小翼的闭环控制实验所需软硬件系统进行详细研究。分析讨论了采用本控制系统方案的可行

2、性，确立使用AVRAtmegal28单片机为核心的小翼控制系统平台的构建方案，进行了使用单片机为核心的控制方法设计，编写了相关控制程序。本试验系统相关特性适用于智能旋翼振动控制。关键词智能旋翼；控制系统设计；AVR单片机中图分类号：V224+．4文献标识码：ASmartRotorTrailingEdgeFlapControlSystemDesignBasedOnAVRMVUZHUJianhual，YANGDalin91，WANGYarnin92，YANGWeidon91(1．NationalKeyLaboratoryo

3、fRotorAeromechanics，Nanjing210016，China；2．ChinaHelicopterResearchandDevelopmentInstitute，Jingdezhen333001，China)AbstractThispaperbriefedthecontrolsystembuiltforthepurposeofsmartrotorvibrationcon—tr01．Acontrolplanwasgiven，systemstudyhasbeendonetosettlethefeasibil

4、ityofthecontrolstructurefortherotorstructurewiththeuseofAVRatmegal28MCU．Softwareusedinhostandslavecomputersforthepurposeofcommunicationhasbeenprogrammed，andthecontroldesignstructurewasgiven．Keywordssmartrotor；controlsystemdesign：MCU0引言智能旋翼技术在近年取得较快的发展，其对直升机性能的提升

5、效果也获得业界的广泛认可，国内的相关控制系统研究仍较少。控制系统本质上是对一系列的信号进行运算处理和传输H]，对小翼偏转收稿日期：2011-10—14作者简介：作者简介：朱建华(1986一)，男，江苏如东人，硕士研究生，主要研究方向：直升机动力学与控制技术2012年第1期朱建华，杨大林，汪亚敏，等：基于AVR单片机的后缘小翼型智能旋翼测控系统设计‘47·的闭环控制是智能旋翼振动控制的基础。小翼偏转闭环控制系统与智能旋翼振动控制都要求具有较强的实时信号处理能力。针对小翼的闭环控制可以避免由于作动系统的间隙及压电材料的非线

6、性特性带来的不完全可控现象。本研究提供小翼闭环控制的系统软硬件设计，并预留用于智能旋翼振动控制的软件接口，便于后期振动控制中的扩展。整个小翼控制系统的原理结构如图1所示。主要由主控计算机、地面监测系统、采集系统、功率输出系统及作动器与旋翼系统等组成。各部分之间的信号传递是完成控制任务的基础。图1小翼控制系统原理框图1控制系统结构控制系统完整结构既需硬件设备组成的回路，同时软件设计及通讯系统设计也是不可或缺的。1．1硬件设备控制系统试验的设备准备中，结合实验室本身具有的硬件条件，完成试验平台的构建。主要设备及型号：1)主

7、控微处理器板卡TS8900一M128；2)HVP—1000A型功率放大器可提供一200V～1000V可变电压；3)智能旋翼桨叶中内置的霍尔角度传感器一3503线性霍尔元件；4)模型智能旋翼桨叶；5)台式计算机；6)其他仪器设备：万用表、示波器、稳压电源及线缆等。主控处理器是小翼控制系统的核心组件，用于数据采集、数据处理、作动信号输出及与上位机通信等，本系统选用了TS8900一M128型单片机开发板，具有采用宽电压电源特性，采用的是Atmel公司生产的8位AVRMmegal28高性能微处理器。该型单片机的显著特点包括：低

8、功耗(5mA／3V)，外围接口丰富，具有64KB外部存储器扩展，兼容IEEEll49．1标准的JTAG接口，8个PWM通道，8通道10位A／D转换，2个8位定时器和2个16位定时器，1个具有独立振荡器的异步实时时钟RTC，1个sPI同步串口，2个USART接口。其内部结构采用RISC精简指令结构，快速单周期指令系统，具备1MIPS