一種基于dsp的水下高速航行體前置舵控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于水下高速航行體前置舵的基于DSP的控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下高速航行體的定深控制。本實(shí)用新型的硬件部分主要包括主控板和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板兩部分。其中主控板采用的DSP是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。DSP最小系統(tǒng)由電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、JTA電路和外部接口電路等幾部分。最小系統(tǒng)的電源電路采用的是SPX1117系列LDO芯片，電源檢測(cè)芯片選用的是SP708R芯片，選用RS232接口來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP與上位機(jī)的信息傳遞及程序下載。本實(shí)用新型采用數(shù)字控制器，具有參數(shù)可靠性高、參數(shù)調(diào)整方便；抗干擾能力強(qiáng)、傳輸容易；系統(tǒng)調(diào)整方便、更改控制策略靈活；控制精度高等特點(diǎn)。提高了控制器的穩(wěn)定性、抗干擾能力、控制精度、智能化。 <b/>
【專利說(shuō)明】一種基于DSP的水下高速航行體前置舵控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種嵌入式控制器，尤其涉及一種基于DSP的水下高速航行體的 前置舵控制器。

【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，相對(duì)于尾舵，前置舵具 有控制效率高，易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。在航行體水下高速航行過(guò)程中，前置舵存在會(huì)使航行體處于 超空泡的包圍當(dāng)中，極大地減小了航行體在航行過(guò)程中所受到的阻力，從而大幅提高航行 體的運(yùn)行速度。除此之外，前置舵還是航體的姿態(tài)、深度控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。作為系統(tǒng)的執(zhí)行 機(jī)構(gòu)，前置舵的偏角會(huì)改變空泡形狀，使航行體受力發(fā)生改變，能夠產(chǎn)生縱向的旋轉(zhuǎn)力矩。 航行體在旋轉(zhuǎn)力矩作用下，俯仰角度發(fā)生改變，進(jìn)而航行體的水平位移發(fā)生改變。。前置舵 向上偏轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)使航體受到向下旋轉(zhuǎn)的力矩，使航行體的航向向下發(fā)生改變，進(jìn)而航行體的 航行深度就會(huì)變大，反之當(dāng)前置舵向相反方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，航行體的航行深度則會(huì)減小。因而可 通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)水下高速航行體的定深控制。
[0003] 以伺服電機(jī)為中心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是前置舵面工作的基礎(chǔ)，以舵面的驅(qū)動(dòng)設(shè) 備一一伺服電機(jī)為控制對(duì)象，以各種微控制器為核心，以電力電子器件為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在電路 理論及自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，將電能裝換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)舵面 的控制要求。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的水平直接反映了控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，目前，多數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)性能 要求較高的控制系統(tǒng)所采用伺服控制數(shù)。
[0004] 隨著計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)的發(fā)展，控制技術(shù)也在向數(shù)字化方向發(fā)展，全數(shù)字化伺 服控制技術(shù)是今后控制領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字控制技術(shù)憑借其自身的巨大優(yōu)勢(shì)幾經(jīng) 逐漸取代了先前的模擬控制及半數(shù)字控制，同時(shí)，全數(shù)字控制能夠更加地充分利用現(xiàn)代控 制理論的研宄成果，提高控制技術(shù)的水平，促進(jìn)控制理論的發(fā)展，給人們生活帶來(lái)極大的方 便，同樣也給人類創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于水下高速航行體前置舵的基于DSP的控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì) 水下高速航行體的定深控制。
[0006] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 本實(shí)用新型的硬件部分主要包括主控板和電機(jī)驅(qū)動(dòng)板兩部分。其中主控板采用的 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。
[0008] 最小系統(tǒng)由電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、JTA電路和外部接口電路等幾部分。最小系 統(tǒng)的電源電路采用的是SiPEX公司的產(chǎn)的SPX1117系列LDO芯片，DSP芯片的復(fù)位信號(hào)低 電平有效，復(fù)位管腳為/RESET。為了保證控制電路能安全可靠的工作，在復(fù)位電路中加入了 電源監(jiān)測(cè)電路，電源監(jiān)測(cè)電路中用到的電源檢測(cè)芯片選用的是德州儀器公司生產(chǎn)的SP708R 芯片。本實(shí)用新型在用的是系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘，所選晶振的工作頻率為30MHz，經(jīng)內(nèi)部PLL倍頻 后系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為150MHz。DSP芯片與上位機(jī)的信號(hào)傳輸需要一結(jié)構(gòu)電路，結(jié)構(gòu)電路的 選取應(yīng)根據(jù)信息傳輸量的大小，距離等選取，本設(shè)計(jì)選用的RS232接口來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP與上位機(jī) 的信息傳遞及程序下載。
[0009] 電機(jī)驅(qū)動(dòng)板采用的是雙極性的可逆PWM電路。它是四個(gè)功率和四個(gè)二極管橋型連 接而成，其中功率管VdPV3為一組^2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)U1為高電平時(shí)，功率管V JP V 3 導(dǎo)通，^和V 4截止，電樞電流從左到右；當(dāng)控制信號(hào)U 2為高電平時(shí)，功率管V 2和V 4導(dǎo)通，V 1 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：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于DSP的水下高速航行體前置舵控制器，其特征在于：包括主控板和電機(jī)驅(qū) 動(dòng)板兩部分；主控板采用的DSP是高性能頂點(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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的水下高速航行體前置舵控制器，其特征在 于：DSP最小系統(tǒng)由電源、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、JTA電路和外部接口電路組成；最小系統(tǒng)的 電源電路采用的是SPX1117系列LDO芯片，DSP芯片的復(fù)位信號(hào)低電平有效，復(fù)位管腳為/ RESET ;復(fù)位電路中設(shè)有電源監(jiān)測(cè)電路，電源監(jiān)測(cè)電路中的電源檢測(cè)芯片是SP708R芯片；時(shí) 鐘電路是系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘，所選晶振的工作頻率為30MHz，經(jīng)內(nèi)部PLL倍頻后系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率 為150MHz ;DSP芯片與上位機(jī)的信號(hào)傳輸中設(shè)有結(jié)構(gòu)電路，結(jié)構(gòu)電路的選取應(yīng)根據(jù)信息傳 輸量的大小，距離選取，DSP與上位機(jī)的信息傳遞及程序下載用RS232接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于DSP的水下高速航行體前置舵控制器，其特征在于： 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)板采用的是雙極性的可逆PWM電路。
【文檔編號(hào)】B63G8/20GK204236756SQ201420523271
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】李相武, 王瑛, 李忠喜 申請(qǐng)人:哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司