基于DSP的导航_飞控嵌入式系统设计

1、 西北工业大学硕士论文第三章导航/飞控系统的硬件实现删t黔1馘酬m柳甜州删m袖晦6-￥鼬删ional噼8100ee￥e喃eMb喇w砰燃a障岬舭峨妣&V日IVDoHm岫蝴一制州群删rI-檀'm”由黼峨蚰C IDDAfe娜oer蝻theImem§帅矗vv0DAj脚VDDA2r栅D3劓删删st*H黼I_II010+I3v乩,a哪10n“州黼删神州州d删扛'm辩d晴嘲计VDDJaO图3-17F2812豹功耗VS王捧士频F2812的魂核邀浚消耗随烹频变化比较敏感。从图3-17可以罄出,在极限情况下(内部器摸块所有CLK激滠每个F2812消耗数字电流近270mA,其饿爨l

2、牛酌数字电滚共瀵裁约400mt,也载是说整个系统在投黢工终情况下,消耗的数譬鳃电滚在1.5A左塞。投恭绞计,系统中熬模拟电流援鼹消耗小于2峨。袋用个Dc/阪模块,额定输出电流为5A,稳压5V输出,模块是隔离的模块,隔离电感达3000V,是宽范固电聪输入(836V模块。慰于波溺翘题,系统供电的28V通道加入P6ke39ca处理。对于7V只是对其进行嚣测,影响不委U系统的工作,不作专门处理。防浪涌攒施是在电源输入口上薨联TVS管P6ke39ca,其反棚导通电压农33.3V,反应快速,使用方便。其电鼹翔躐3一18所暴。嚣麓工鼗大学硕士论文第三章弹簸/飞控系统翁磺俘实瑗 图3-18Dc-DC电源变换电

3、路对于系统电源的实时监测,同样需要做隔离处理。由于电源监测要求的精度夺予l￥,本文采爝了PS8741线性毙疆,零l髑其线性竣出酃分,亲完成砖电莲豹监测,原理图见图3-14。这祥做既满足了繁统的实际需臻,又使设计达到了简单化,避免了线性光隔使用时需要正负双电源的麻烦,该测量电路输出端在5V 电源情琵下即可工#。输入端则翥要5V豹辨部电源。对于输入分翔接7V、28V这两貉奄源辩,前端奄瓣R-240K,嚣灞电阻R =82K。7V、28V的运放采用TLV2462,在高低温实验时缎测试,该电源监测方法精度很高,满足鬻求的精度要小于等于lV,很好地完成了监测任务。其标定如鍪3-19瑗示。 图3.197v、

4、28V模拟爨监测拟合结聚3.7半物理仿真实验飞行控制德设计好之后,为验证甄设计控制霉豹控铡皴象,本文利用建嚣站、大气模拟系统、静航飞控系统、飞视模型计葬祝等搭建了套半物理铸真系统,其结构如图3-20所示。西北工业大学硕士论文第三章导航/飞控系统的硬件实现 图320半物理仿真系统结构图该半物理仿真系统主要是由大气数据模拟计算机、自动驾驶仪、飞机模型机及地面站四部分组成,其中模型计算机用于解算飞机状态。根据飞机模型,按照采样时间离散化后下载到计算机中。在给定飞机的一个初始状态后,自动驾驶仪经由导航系统接受地面站发出的控制命令控制飞机按照某种期望的姿态飞行,同时自动驾驶仪采集由模型机解算出来的无人机

5、姿态信息与高度及空速信息。根据特定的控制律计算出相应的控制信号,经伺服放大器输出,驱动舵机,形成舵控量,控制模型机,构成完整的闭环飞行控制系统。仿真步骤:(1为保证各部分连接时能正常工作,需保证各部分子系统工作正常。独立各部分子系统,分别测试。(2脱离飞机模型,只连接地面站和导航/飞控系统以验证导航/飞控各部分功能,此时,导航/飞控输出控制量作为地面站输入量,自身形成反馈。(3再连接模型飞机,开环测试导航/飞控系统,通过舵机偏转方向正确与否判定系统是否正常可靠。(4闭环测试。在确保开环测试没有问题的情况下,连接舵机反馈子系统形成闭环仿真。利用搭建的这一无人机飞行控制半物理仿真系统模拟飞机左向盘

6、旋模态的飞行控制,得到的半物理仿真结果及全数字仿真结果对比图如图321、图322所示: 蕊匏工监大学硕士论文繁=章饕靛/飞控系统弱硬辱实臻爵3-25电场辐射干扰曲线融频谱图325测试结果可以看出,荚中心频率五=72.830MHz,3dB的带宽Z=2MHz,谐振因子Q=氇一7.5,在距中心颓率五两边2MHz簸的袭减淹,%30dBe滤波器嚣端外界阻抗毽=120f2,龟=120Q,淤下式巾霆=120Xq e黄先确定帮通滤波器的级数n,由带邋中心频率磊寿移三兵=1MHz歼始袋减,弼达中心频率衣端2潲z处衰减氇3。d转,鞭率交纯倍数值为篆=2。查相关滤波器手册可褥n取5,予是可以用巴特沃思低通滤波器原型

7、电路作为多级滤波器得对比结构。由学册可得CO,618F为并联支路原型电容器参数,由频率秘阻抗换冀德:Cpl=。C。l=瓦五0.6而18面=4lo矽(3-10五。,。j奠:j!一:0.057uH (3110.057钿。面。磊磊蕊丽哂丽2”¨%=杀=丽2.0=1326pF (3-12西北工业大学硕士论文第三章等航/飞控系统的硬件实现Ie!黜I Illllllll IIE!=e=!=e掣一。L:墨:0.018uH (313L p3。a,oQC322n -x 72.83x 10s x 7.5×2.02“6一%=杀=丽0.618“,吩F(3-14LL:墨:.(3一o s =0057u H 15磊2n 'x 72.83x 106x 7.5x 0.618¨一串联支路原型电感值如一1.618H,经频率和阻抗换算得三一堕。墨型堡:11,16uH6u %。i2磊丽2(3-16c。毒。三一。2.08pF 一17c ,2。二i 面。2n -x 72.83x 106x 7.5x R x l .1682+p(3-17妒等=赢Rxl丽.168=11.161蝌I瞳L Z硝×Z×U。(3-18。上一:兰一:2,08pF (319。E42国oQRL422n -x 72.83x 106x