基于ARM的嵌入式航空拖靶高度控制器設(shè)計

舵機驅(qū)動控制板包含采用模擬電路實現(xiàn)的位置調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、PWM功放和反饋校正網(wǎng)絡(luò)。考慮到舵機系統(tǒng)的響應(yīng)速度，位置調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器均采用簡單的比例式調(diào)節(jié)規(guī)律，由模擬集成運放AD822AN實現(xiàn)。位置反饋是舵機系統(tǒng)的主反饋，升降翼面的定位精度主要取決于位置傳感器的精度。標(biāo)準(zhǔn)電阻是小功率系統(tǒng)中常用的一種電流傳感器，因其簡單可靠、阻值穩(wěn)定、精度高、頻響好、輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓直接比例于所通過的電流，因而在PWM系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，故采用標(biāo)準(zhǔn)取樣電阻作電流傳感器。舵機驅(qū)動控制板圍繞直流電機驅(qū)動器專用集成電路L292設(shè)計了其外圍電路，L292是一種PWM直流電機驅(qū)動器專用集成電路。與線性功放相比，PWM功放具有功耗低、效率高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，尤其是它的動力潤滑作用，對減小舵機死區(qū)，改善靜態(tài)精度和低速爬行非常有利。它的驅(qū)動能力強，可達(dá)2A／36V，集成度高，開關(guān)頻率可外部設(shè)定，片內(nèi)設(shè)有過載保護(hù)和欠壓保護(hù)等功能。
2．3 傳感器與舵機執(zhí)行機構(gòu)配置
(1)無線電高度表。采用調(diào)頻／連續(xù)波(FM／CW)體制，工作頻率4 200～4 400 MHz，測高范圍0～300 m。高度輸出形式為232數(shù)字信號或模擬電壓輸出兩種格式，周期為20 ms。兩種輸出格式可通過發(fā)送指令進(jìn)行選擇，這里使用的是精簡格式，一幀數(shù)據(jù)為4 B，前2 B和后2 B表示同一高度值，低位在前，高位在后。
(2)加速度計。加速度計安裝在拖靶的重心位置，集成在高度控制計算機機盒內(nèi)，用于測量拖靶的垂直方向加速度，選用ADXL105AQC加速度計芯片，精度±1g～±5g，單通道模擬輸出，分辨率2 mg。工作電壓為單電源2．7～5．25 V，具有自檢功能，芯片自帶溫度傳感器模擬輸出，還帶有運算放大器，10 kHz的工作帶寬。

(3)舵機及執(zhí)行機構(gòu)。包括力矩舵機、螺旋傳動機構(gòu)、搖臂和直滑式位移傳感器。舵機采用齒輪減速永磁直流力矩電機，額定轉(zhuǎn)矩0．3 nm，額定電流0．3 A，額定電壓27 V，額定轉(zhuǎn)速(80±8)r／min，空載轉(zhuǎn)速90 r／min。舵機以螺旋傳動方式來操縱舵面，同時靠搖臂帶動直滑式導(dǎo)電塑料位移傳感器反饋升降翼面偏轉(zhuǎn)角度。這里的位移傳感器選用直滑式精密導(dǎo)電塑料電位器做位置傳感器，其行程為3 cm，阻值為2 kΩ，獨立線性度為0．1％。