基于C8051F單片機(jī)和CANbus的航空三軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著國(guó)家在航空航天領(lǐng)域取得的成就，隨著“神五”、“神六”的飛行成功，中國(guó)在世界航天史上已經(jīng)具有舉足輕重的地位。轉(zhuǎn)臺(tái)作為航空、航天等領(lǐng)域中進(jìn)行半實(shí)物仿真和測(cè)試的關(guān)鍵設(shè)備，在飛行器的研制過程中起著極其重要的作用。轉(zhuǎn)臺(tái)性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到仿真和測(cè)試試驗(yàn)的可靠性和置信度，是保證航空、航天產(chǎn)品和武器系統(tǒng)精度及性能的基礎(chǔ)。因此，轉(zhuǎn)臺(tái)的研究和制造對(duì)航空、航天工業(yè)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展具有重要的意義。 論文首先分析了三軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械指標(biāo)、

2、伺服系統(tǒng)機(jī)理和技術(shù)要求，根據(jù)旋轉(zhuǎn)變換理論和拉格朗日方程等數(shù)學(xué)理論知識(shí)并結(jié)合相應(yīng)的物理定律對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，建立了三自由度轉(zhuǎn)臺(tái)的空間坐標(biāo)系和動(dòng)力學(xué)理論方程，然后結(jié)合執(zhí)行電機(jī)模型和測(cè)角系統(tǒng)模型等得出了三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。 其次介紹了伺服系統(tǒng)的概念、動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能以及現(xiàn)代伺服技術(shù)的發(fā)展情況，并指出了本課題所采用的技術(shù)的流行性和先進(jìn)性，然后引出了本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案并給出了總體設(shè)計(jì)方案框架原理圖，同時(shí)提出了兩個(gè)設(shè)計(jì)平臺(tái):硬件平臺(tái)

3、和“軟”控制器平臺(tái)——算法，即伺服控制仿真系統(tǒng)的核心部分。在硬件平臺(tái)中，設(shè)計(jì)了基于CAN總線適配器的三處理器并行采集和處理的單片機(jī)系統(tǒng)，并著重對(duì)CAN總線通信電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)試；在“軟”控制器平臺(tái)中，主要是嵌入了伺服運(yùn)動(dòng)的控制算法，比如PIP算法、PID算法以及位置插補(bǔ)算法等等。然后在這兩個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，給出了“三環(huán)”控制電路的硬件設(shè)計(jì)和控制算法實(shí)現(xiàn)流程。 再次介紹了CAN總線的概念、原理、通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建原理和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)

4、單陳述了CAN總線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)分析了上位仿真PC機(jī)CAN總線通信適配卡的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了電路中用到的高速光耦6N137芯片、CAN總線收發(fā)器TJA1050芯片的使用方法和設(shè)計(jì)思路，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用Protel99se設(shè)計(jì)了CAN總線通信接口電路。 最后是上位仿真計(jì)算機(jī)的軟件監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)，屬于管理層等級(jí)，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的平臺(tái)，這里采用VB6.0軟件進(jìn)行開發(fā)。采用功能結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)出了仿真系