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電液伺服機構(gòu)與CAN總線接口設(shè)計

作者: 時間:2011-08-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1前言

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/161558.htm

  在新型導(dǎo)彈制導(dǎo)和控制系統(tǒng)中采用式的數(shù)據(jù)傳輸方案,是解決現(xiàn)行的導(dǎo)彈飛行控制系統(tǒng)中,通過點對點直接連接的電纜網(wǎng)傳輸模擬信號造成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低、系統(tǒng)的電磁兼容性與抗毀傷能力等諸多弊病的一個較好的途徑。電液是導(dǎo)彈控制系統(tǒng)中重要的組成部分。它的性能往往嚴(yán)重影響到導(dǎo)彈的控制精度,甚至決定飛行的成敗。在式導(dǎo)彈控制系統(tǒng)中,導(dǎo)彈電液將作為上的一個節(jié)點掛接在總線上,因此必須一個將總線與電液連接起來的。導(dǎo)彈總線式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

導(dǎo)彈總線式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

  在導(dǎo)彈飛行中,慣性敏感元件獲得導(dǎo)彈的飛行參數(shù)后,送到彈上計算機,經(jīng)過計算機運算后形成控制指令,指令被送到導(dǎo)彈的電液伺服機構(gòu),通過導(dǎo)彈電液伺服機構(gòu)的作動筒的動作來控制導(dǎo)彈的飛行彈道。

  1.1 總線

  (Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。總線是一種多主站局部網(wǎng)絡(luò),能夠有效支持分布式控制系統(tǒng)或?qū)崟r控制系統(tǒng)的通信功能;它采用雙線串行通信方式工作。微處理器可通過CAN控制器掛到CAN總線上,它具有較強的檢錯功能以及優(yōu)先權(quán)和仲裁功能,可在高噪聲環(huán)境中使用,其傳輸速率可高達(dá)1Mb/s。

  1.2 PC/104

  PC/104是工業(yè)嵌入式PC的機械電氣標(biāo)準(zhǔn)。它的制定,為嵌入式應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺。PC/104總線與PC/AT總線(ISA)完全兼容。它符合IEEE-P996標(biāo)準(zhǔn),所有信號電平與TTL兼容。PC/104模塊一般提供6mA的總線驅(qū)動能力,可驅(qū)動15個低功耗的TTL負(fù)載。與普通的工業(yè)控制機相比,PC/104總線具有如下特點:

 ?、?PC/104模塊與PC機軟、硬件完全兼容,可以利用現(xiàn)有的較豐富和成熟的硬件、軟件開發(fā)工具及方法、知識等資源,開發(fā)周期短,成本低。

  ② PC/104模塊體積小,功耗低,無需散熱,可層疊,具有系統(tǒng)級的性能,芯片級的大小。

 ?、?模塊之間采用獨特的縱向?qū)盈B或側(cè)向接插的結(jié)合方式,模塊層疊后四角還有支柱和螺釘固定,可靠性高,配置靈活方便,便于故障的排除和修理。

 ?、?外圍模塊齊全,用戶可以選擇各種不同的功能模塊,滿足不同需要的專用系統(tǒng)。

 ?、?工作溫度范圍寬,一般在0-70度。

 ?、?大多數(shù)模塊采用單+5V電源,降低了系統(tǒng)對電源的要求。

  2 硬件設(shè)計

  根據(jù)實際系統(tǒng)的要求,本的功能主要是:實現(xiàn)與彈上計算機的通信,在控制系統(tǒng)中作為一個終端接收彈上計算機傳來的指令和數(shù)據(jù),進(jìn)行控制算法的運算及執(zhí)行D/A、A/D轉(zhuǎn)換,并將伺服機構(gòu)的運動信息和狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸給彈上計算機。

  接口與CAN總線之間的傳輸介質(zhì)采用屏蔽雙絞線,接口硬件采用基于PC/104總線標(biāo)準(zhǔn)的模塊,主要有: D/A和A/D模塊、處理器模塊、外部存儲模塊、雙向驅(qū)動及時序控制模塊、CAN總線通信模塊。如圖2所示。

電液伺服機構(gòu)與CAN總線接口電路

  1)D/A模塊

  在本設(shè)計中,我們選擇美國AD公司的AD7547數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它是一種雙12位電流輸出的DACS(數(shù)據(jù)收集與控制系統(tǒng)),具有以下特點:較寬的工作電壓(12-15V);抗電源電壓干擾性能好;緊湊的封裝形式(24腳0.3英寸DIP封裝);低增益誤差。它可以和大多數(shù)的微處理器配合使用,能夠兼容TTL、CMOS電平。通過獨立的參考電壓和反饋電阻,還能夠提供四象限的乘法器功能。其內(nèi)部主要包括三個部分:控制邏輯電路、A路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和B路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。其中邏輯控制電路通過簡單的三個控制信號:CSA,CSB及WR來選擇相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,同時鎖存需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。A路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的基本控制原理為:通過CSA與WR控制信號,將12位的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)一次鎖存入A路轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)寄存器中,A路轉(zhuǎn)換電路開始進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,將轉(zhuǎn)換后的模擬量輸出。B路轉(zhuǎn)換電路的控制原理與A路類似。


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