一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)。具體的說(shuō)本發(fā)明是基于DSP處理 芯片的主控板和以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)電路的直線伺服電機(jī)兩部分組成的一種水下高速航 行體舵控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 水下高速航行體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，姿態(tài)或深度控制是通過(guò)一系列舵機(jī)綜合運(yùn)用來(lái)實(shí) 現(xiàn)的。前置舵與尾舵在航行體姿態(tài)、深度控制方面發(fā)揮著重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明是涉及的是一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其組成包括主控板和直線伺服電機(jī)兩部分組成 的。
[0006] 所述的一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其特征是：主控板采用處理芯片是TI公 司的高性能頂點(diǎn)處理器TMS320F2812的DSP處理芯片。
[0007] 所述的一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其特征是：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成單閉環(huán)環(huán)節(jié)， 反饋信號(hào)是伺服電機(jī)的位置信息，伺服電機(jī)位置信息也是舵角變化信息，反饋支路采用的 是光電碼盤采集伺服電機(jī)的信息。
[0008] 所述的一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其特征是：直線伺服電機(jī)以H橋電路作 為驅(qū)動(dòng)電路。
[0009] 本發(fā)明是基于DSP處理芯片的主控板和以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)電路的直線伺服電機(jī) 兩部分組成。主控板采用的DSP是TI公司的高性能頂點(diǎn)處理器TMS320F2812 ;電機(jī)驅(qū)動(dòng)板 采用功率管搭建的H橋電路作為直線伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。
[0010] 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成單閉環(huán)環(huán)節(jié)，反饋信號(hào)是伺服電機(jī)的位置信息，伺服電機(jī)位置信 息也是航角變化?目息。反饋支路米用的是光電碼盤米集伺服電機(jī)的?目息，DSPF2812將電機(jī) 的位置信息傳遞給上位機(jī)，經(jīng)上位機(jī)處理后轉(zhuǎn)化為實(shí)際航行體的深度信號(hào)。給定深度與實(shí) 際深度作差后，上位機(jī)將差值送給DSPF2812,接下來(lái)在DSP中進(jìn)行PID算法處理，最后依據(jù) PID的輸出產(chǎn)生一定占空比的脈沖波形及伺服電機(jī)方向控制信號(hào)，再經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制 伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
[0012] 圖2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖
[0013] 圖3電源電路原理圖
[0014] 圖4復(fù)位電路原理圖
[0015] 圖5時(shí)鐘電路原理圖
[0016] 圖6兩路PWM波控制電路
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述：
[0018] 一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其組成包括主控板和直線伺服電機(jī)兩部分組成 的。
[0019] 其特征是：主控板采用處理芯片是TI公司的高性能頂點(diǎn)處理器TMS320F2812的 DSP處理芯片。
[0020] 其特征是：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成單閉環(huán)環(huán)節(jié)，反饋信號(hào)是伺服電機(jī)的位置信息，伺服電 機(jī)位置信息也是舵角變化信息，反饋支路采用的是光電碼盤采集伺服電機(jī)的信息。
[0021] 其特征是：直線伺服電機(jī)以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)電路。
[0022] 通過(guò)串口將上位機(jī)與控制電路連接在一起?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)成單閉環(huán)環(huán)節(jié)，反饋信 號(hào)是伺服電機(jī)的位置信息，伺服電機(jī)位置信息也是舵角變化信息。反饋支路采用的是光電 碼盤采集伺服電機(jī)的信息，DSPF2812將電機(jī)的位置信息傳遞給上位機(jī)，經(jīng)上位機(jī)處理后轉(zhuǎn) 化為實(shí)際航行體的深度信號(hào)。給定深度與實(shí)際深度作差后，上位機(jī)將差值送給DSPF2812,接 下來(lái)在DSP中進(jìn)行PID算法處理，最后依據(jù)PID的輸出產(chǎn)生一定占空比的脈沖波形及伺服 電機(jī)方向控制信號(hào)，再經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023] 本發(fā)明選用的是TMS320F2812DSP芯片，其內(nèi)核工作電壓I. 8V，I/0工作電壓3. 3V， 作為動(dòng)力裝置的伺服電機(jī)的工作電壓為5V，因此電源部分應(yīng)能夠提供3種幅值的電壓輸 出。
[0024] 首先將市電220V的電壓通過(guò)電源適配器降到恒定的5V電壓，在通過(guò)低壓線性穩(wěn) 壓電源LDO將適配器的5V輸出電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)用的3. 3V，I. 8V，電壓轉(zhuǎn)換電路可采用電壓 轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，電源電路采用的是SiPEX公司的產(chǎn)的SPX1117系列LDO芯片，該系列芯片 的轉(zhuǎn)換精度高，輸出電壓穩(wěn)定度通常在1%以內(nèi)。為了改善系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)和提高系統(tǒng)的穩(wěn) 定性，在使用時(shí)，通常在輸出端接一電容，幅值可取IOuF或者47uF。DSP最小系統(tǒng)的電源電 路如圖3所示。
[0025] 圖4中的復(fù)位開(kāi)關(guān)用于手動(dòng)復(fù)位，當(dāng)Sl接通后，SP708R的/MR管教接收到低電平 的輸入，電壓檢測(cè)芯片檢測(cè)到這個(gè)變化后，會(huì)在SP708R的/RESET輸出引腳輸出一個(gè)一定寬 度的低電平信號(hào)，使DSP完成復(fù)位。
[0026] 雙極性的可逆PWM電路是四個(gè)功率和四個(gè)二極管橋型連接而成，其中功率管Vl和 V3為一組，V2和V4為一組，同組的功率管同時(shí)導(dǎo)通或者同時(shí)關(guān)斷，兩組的功率管導(dǎo)通與關(guān) 斷狀態(tài)相反。如圖所示，當(dāng)控制信號(hào)Ul為高電平時(shí)，功率管Vl和V3導(dǎo)通，V2和V4截止， 電樞電流從左到右；當(dāng)控制信號(hào)U2為高電平時(shí)，功率管V2和V4導(dǎo)通，Vl和V3截止，電樞 電流從右到左，這樣就實(shí)現(xiàn)了雙極性控制。電樞電壓平均值為 ：
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其組成包括主控板和直線伺服電機(jī)兩部分組成 的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其特征是：主控板采用處 理芯片是TI公司的高性能頂點(diǎn)處理器TMS320F2812的DSP處理芯片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其特征是：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 成單閉環(huán)環(huán)節(jié)，反饋信號(hào)是伺服電機(jī)的位置信息，伺服電機(jī)位置信息也是舵角變化信息，反 饋支路采用的是光電碼盤采集伺服電機(jī)的信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其特征是：直線伺服電機(jī) 以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)電路。
【專利摘要】一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)，其組成包括主控板和直線伺服電機(jī)兩部分組成的，具體的說(shuō)本發(fā)明是基于DSP處理芯片的主控板和以H橋電路作為驅(qū)動(dòng)電路的直線伺服電機(jī)兩部分組成的一種水下高速航行體舵控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成單閉環(huán)環(huán)節(jié)，反饋信號(hào)是伺服電機(jī)的位置信息，伺服電機(jī)位置信息也是舵角變化信息。反饋支路采用的是光電碼盤采集伺服電機(jī)的信息，DSPF2812將電機(jī)的位置信息傳遞給上位機(jī)，經(jīng)上位機(jī)處理后轉(zhuǎn)化為實(shí)際航行體的深度信號(hào)。給定深度與實(shí)際深度作差后，上位機(jī)將差值送給DSPF2812，接下來(lái)在DSP中進(jìn)行PID算法處理，最后依據(jù)PID的輸出產(chǎn)生一定占空比的脈沖波形及伺服電機(jī)方向控制信號(hào)，再經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
【IPC分類】H02P1-22, H02P3-08, B63G8-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104670443
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310607653
【發(fā)明人】費(fèi)浚純
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月26日