基于ARM的嵌入式航空拖靶高度控制器設(shè)計(jì)

舵機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板包含采用模擬電路實(shí)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)?？紤]到舵機(jī)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(jiǎn)單的比例式調(diào)節(jié)規(guī)律，由模擬集成運(yùn)放AD822AN實(shí)現(xiàn)。位置反饋是舵機(jī)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(jiǎn)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(jī)驅(qū)動(dòng)控制板圍繞直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器專用集成電路L292設(shè)計(jì)了其外圍電路，L292是一種PWM直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)，尤其是它的動(dòng)力潤(rùn)滑作用，對(duì)減小舵機(jī)死區(qū)，改善靜態(tài)精度和低速爬行非常有利。它的驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，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(jī)執(zhí)行機(jī)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(cè)高范圍0～300 m。高度輸出形式為232數(shù)字信號(hào)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(jiǎn)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(jì)。加速度計(jì)安裝在拖靶的重心位置，集成在高度控制計(jì)算機(jī)機(jī)盒內(nèi)，用于測(cè)量拖靶的垂直方向加速度，選用ADXL105AQC加速度計(jì)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(yùn)算放大器，10 kHz的工作帶寬。

(3)舵機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。包括力矩舵機(jī)、螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、搖臂和直滑式位移傳感器。舵機(jī)采用齒輪減速永磁直流力矩電機(jī)，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(jī)以螺旋傳動(dòng)方式來操縱舵面，同時(shí)靠搖臂帶動(dòng)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(dú)立線性度為0．1％。