【摘要】：電推進(jìn)飛行器控制系統(tǒng)通常由飛行器控制計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)、伺服子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)等組成。本文針對(duì)飛行器在空中運(yùn)行時(shí),需要多個(gè)舵面相互配合來完成各種飛行姿態(tài)的轉(zhuǎn)換任務(wù),提出并設(shè)計(jì)了一套可靠性高且反應(yīng)迅速的多舵機(jī)伺服和通信系統(tǒng)的解決方案。該方案采用了高性能的DSP+FPGA作為核心控制架構(gòu),設(shè)計(jì)過流保護(hù),信號(hào)隔離和電源濾波等機(jī)制增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。在通信上采用TTP協(xié)議,不僅加強(qiáng)了多個(gè)舵機(jī)伺服系統(tǒng)之間的通信速率,而且在其中一個(gè)舵機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),不影響整個(gè)系統(tǒng)的安全工作,提高了飛行器通信系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的冗余性。考慮到飛行器在野外工作時(shí),經(jīng)常會(huì)遇到一些不確定的情況,而使飛行器丟失,或者損壞。或者電源耗盡之后,無法工作,也不能讓工作人員及時(shí)找回,而引起的遺失的情況,提出了采用最新的NB-IOT網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行實(shí)時(shí)的位置采樣,并進(jìn)行上報(bào),這樣在電源不足或失聯(lián)的情況下,能通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)上報(bào)當(dāng)前飛行器的地理位置,方便工作人員進(jìn)行回收。飛行器在空中飛行時(shí),為了保障飛行器運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性,將所有的驅(qū)動(dòng)電路和控制器全部密封在電推進(jìn)系統(tǒng)的內(nèi)部,只有常用的串口留出來,這給整個(gè)電推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)帶來了很多不方便的地方,于是需要研究設(shè)計(jì)出一款便于優(yōu)化升級(jí)的軟件系統(tǒng)。本電推進(jìn)系統(tǒng)是基于多舵機(jī)控制器的TMS320F28377硬件平臺(tái)開發(fā)的,通過分析TI公司的TMS320F28377的程序下載流程和FLASH_IAP庫函數(shù),對(duì)DSP程序儲(chǔ)存位置進(jìn)行合理的分配,再設(shè)計(jì)出LABVIEW和BootLoader程序升級(jí)優(yōu)化DSP程序,從而對(duì)整個(gè)電推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化。多舵機(jī)控制系統(tǒng)通過對(duì)每個(gè)控制器進(jìn)行對(duì)位置角度和控制性能進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該系統(tǒng)控制性能理想,滿足預(yù)期要求。而且通過查看NB-IoT網(wǎng)絡(luò)反饋的GPS數(shù)據(jù)信息可知。在低功耗的狀態(tài)下,能夠?qū)⑽恢眯畔⑼ㄟ^加密之后反饋到服務(wù)器,安全可靠。而且在飛行器的維護(hù)和優(yōu)化上,設(shè)計(jì)了一套完善的軟件優(yōu)化方式,提高的軟件系統(tǒng)可移植性和裁剪性。
【圖文】：

高可靠舵機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中主要有電源濾波 DSP+FPGA 控制單元 信號(hào)隔離及保電路等[34] 不僅在電路設(shè)計(jì)上通過設(shè)計(jì)隔離電路消除電路中信號(hào)的干擾，而且在硬件 PCB 設(shè)計(jì)上，通過模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)有意的分開進(jìn)行線路的布局，盡量做電路的模分布，減少干擾信號(hào)從而增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性 1.1 電源電路設(shè)計(jì)在該舵機(jī)系統(tǒng)中，采用的供電電壓是+28V，通過電源適配器進(jìn)行供電 在電推進(jìn)系的硬件設(shè)計(jì)上，通過在電源模塊的前端加入兩個(gè)共模和差模電感，對(duì)共模信號(hào)和差模號(hào)進(jìn)行濾波 而且在電路中采用了安規(guī)電容，通過對(duì) C29 和 C34 兩個(gè) Y 電容和 C31 一 X 電容的配置，來抑制 EMI 傳導(dǎo)干擾 當(dāng)電路斷電時(shí)，，通過安規(guī)電路丟電無電壓儲(chǔ)存特點(diǎn)，保障電路的安全性，如圖（12）所示 安規(guī)電容是一種不會(huì)引起電機(jī)并且更不會(huì)危及用戶人身安全的電容器 安規(guī)電容由容和 Y 電容組成 X 電容是連接在電力線（L-N）的兩條電線之間的電容器，并且經(jīng)選用金屬薄膜電容器；而 Y 電容是連接在電力線和地線（L-E，N-E）的兩線之間的電器，X 電容和 Y 電容一般都是成對(duì)出現(xiàn) 考慮到漏電流的限制，Y 電容的值一般不會(huì)大，于是 X 電容是 uF 級(jí)，Y 電容是 nF 級(jí)，X 電容抑制差模干擾，Y 電容抑制共模干擾
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V237

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