基于C8051F單片機和CANbus的航空三軸伺服轉臺控制系統(tǒng)的設計與研究.pdf

1、隨著國家在航空航天領域取得的成就，隨著“神五”、“神六”的飛行成功，中國在世界航天史上已經具有舉足輕重的地位。轉臺作為航空、航天等領域中進行半實物仿真和測試的關鍵設備，在飛行器的研制過程中起著極其重要的作用。轉臺性能的優(yōu)劣直接關系到仿真和測試試驗的可靠性和置信度，是保證航空、航天產品和武器系統(tǒng)精度及性能的基礎。因此，轉臺的研究和制造對航空、航天工業(yè)和國防建設的發(fā)展具有重要的意義。 論文首先分析了三軸伺服轉臺的機械結構、機械指標、

2、伺服系統(tǒng)機理和技術要求，根據旋轉變換理論和拉格朗日方程等數學理論知識并結合相應的物理定律對轉臺進行了動力學分析，建立了三自由度轉臺的空間坐標系和動力學理論方程，然后結合執(zhí)行電機模型和測角系統(tǒng)模型等得出了三軸轉臺的動力學數學模型。 其次介紹了伺服系統(tǒng)的概念、動穩(wěn)態(tài)性能以及現(xiàn)代伺服技術的發(fā)展情況，并指出了本課題所采用的技術的流行性和先進性，然后引出了本系統(tǒng)的總體設計方案并給出了總體設計方案框架原理圖，同時提出了兩個設計平臺:硬件平臺

3、和“軟”控制器平臺——算法，即伺服控制仿真系統(tǒng)的核心部分。在硬件平臺中，設計了基于CAN總線適配器的三處理器并行采集和處理的單片機系統(tǒng)，并著重對CAN總線通信電路進行了設計和調試；在“軟”控制器平臺中，主要是嵌入了伺服運動的控制算法，比如PIP算法、PID算法以及位置插補算法等等。然后在這兩個平臺的基礎上，給出了“三環(huán)”控制電路的硬件設計和控制算法實現(xiàn)流程。 再次介紹了CAN總線的概念、原理、通信協(xié)議、網絡構建原理和拓撲結構，簡

4、單陳述了CAN總線系統(tǒng)的設計標準，并詳細分析了上位仿真PC機CAN總線通信適配卡的硬件結構和工作原理，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計思路，在此基礎上運用Protel99se設計了CAN總線通信接口電路。 最后是上位仿真計算機的軟件監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與設計，屬于管理層等級，是實現(xiàn)人機對話的平臺，這里采用VB6.0軟件進行開發(fā)。采用功能結構化和模塊化的設計理念，設計出了仿真系