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基于ARM的无人机飞行控制系统的研究实现

  • 产品时间:2022-09-25 00:53
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简要描述:一、章节 无人机飞行中控制系统是一种具备高性能的自律导航系统、自动飞行中掌控、任务管理的综合系统,必须展开大量简单的数据处理与数学运算。飞控计算机是飞行中控制系统的核心子系统,随着航空航天技术的发展,飞控计算机向着高精度和小型化方向发展。高精度拒绝无人机的制导控制精度低、稳定性好,需要适应环境简单的外界环境,导致控制算法比较复杂,计算速度慢、精度高。 小型化则对掌控控制系统的重量和体积明确提出了更高的拒绝,拒绝计算机的性能越高就越好,体积越小越好。...

详细介绍
本文摘要:一、章节 无人机飞行中控制系统是一种具备高性能的自律导航系统、自动飞行中掌控、任务管理的综合系统,必须展开大量简单的数据处理与数学运算。飞控计算机是飞行中控制系统的核心子系统,随着航空航天技术的发展,飞控计算机向着高精度和小型化方向发展。高精度拒绝无人机的制导控制精度低、稳定性好,需要适应环境简单的外界环境,导致控制算法比较复杂,计算速度慢、精度高。 小型化则对掌控控制系统的重量和体积明确提出了更高的拒绝,拒绝计算机的性能越高就越好,体积越小越好。

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一、章节  无人机飞行中控制系统是一种具备高性能的自律导航系统、自动飞行中掌控、任务管理的综合系统,必须展开大量简单的数据处理与数学运算。飞控计算机是飞行中控制系统的核心子系统,随着航空航天技术的发展,飞控计算机向着高精度和小型化方向发展。高精度拒绝无人机的制导控制精度低、稳定性好,需要适应环境简单的外界环境,导致控制算法比较复杂,计算速度慢、精度高。

小型化则对掌控控制系统的重量和体积明确提出了更高的拒绝,拒绝计算机的性能越高就越好,体积越小越好。性能指标和体积容许迫切需要研制新型的飞控计算机。  二、飞控计算机与外围的模块设计拒绝  基于ARM的飞行中掌控计算机的设计,关键在于系统整体方案设计。模块设计是一个重要环节,其质量将直接影响系统的性能,信号输入输出时要考虑到抗干扰性,所设计的整体方案要更容易构建,对有所不同型号的无人机要有一定的适应性。

对于拒绝相似的型号,应当以改动控制软件居多,以较少改动或不改动硬件设计为好,这些拒绝都要在方案设计的各个环节中考虑到。  首先要对无人机的飞控/导航系统任务和实现目标不作需求分析。根据飞行中拒绝和掌控对象的复杂程度,自由选择掌控周期;按照掌控周期内掌控计算出来量来确认计算出来的类型和运算速度,并融合外部单元确认模块方案,以及对抗干扰因素的考虑到,可确认整体的通讯协议和模块形式。

  在无人机的飞行中过程中,为了构建一定的飞行中任务,必须对其飞行中姿态展开掌控,引领飞机按照一定的航线精确飞行中。为了展开姿态控制,就必须取得飞行中姿态的动态参数信息以及遥控遥测参数。有了这些信息参数,经过计算机的控制算法计算出来,动态输入掌控粮到执行机构,从而构建掌控/导航系统目的,其包含示意图闻图1。

  横向陀螺、三轴角速率陀螺输入的是模拟信号,因此飞控计算机必需具备多路模拟信号的高精度收集能力。而磁航向传感器、高度传感器以及与GPS和遥控遥测的等外围单元的数据交换则使用了RS-485、RS-232通讯协议,因此飞控计算机要具备多串口的通行能力。同时系统拒绝一系列的电平输入/输出模块、舵机相接  1、ARM的自由选择  从计算精度、计算速度、掌控性能拒绝、功耗及上述模块等方面考虑到,使用ATMEL公司的AT91M55800A芯片作为CPU。该芯片构建了ARM7TDMI核、嵌入式ICE模块、存储器以及外围。

  AT91M55800A具备先进设备系统总线(ASB)和先进设备外围总线(APB)两条主要总线,ASB模块由存储掌控寄存器掌控用作构建最低的性能。ARM7TDMI核通过ASB模块构建与片内32位存储器、外部总线模块(EBI)以及AMBA桥的相连。

AMBA桥用来驱动APB;APB用来采访片内外围,优化系统功耗AT91M55800A通过几乎可编程的外部总线模块必要接上片外存储器,使读或写出操作者最慢可约一个时钟周期。8优先级向量中断控制器和片内外围数据控制器则明显提升了器件的动态性能.  AT91M55800A主要硬件资源极为关键特性如下:  (1)芯片获取了非常丰富的片上资源。

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有片上A/D和D/A转换器,则系统需要外接A/D和D/A芯片,提升了系统的可靠性,增加了系统的复杂性。AT91M55800A有片内看门狗电路,可以监测程序的车祸失控。

AT91M55800A芯片获取SPI总线,便于与拓展外设展开相连。  (2)构建了ARM7TDMIARMThumb处置核低功耗高性能的32位RISC(ReducedInstructionSetComputer)处理器。

指令功能强劲,使用能获取0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯诺依曼结构;具备能产生64位结果的增强型乘法器;传输速率能力强劲,有ARM指令集和Thumb指令集;嵌入式ICE,先进设备的软件开发和调试环境。  (3)8KB片内SRAM.32位数据总线宽度,单时钟周期采访。  (4)几乎可编程的外部总线模块(EBI)仅次于可传输速率空间为64MB,多达8个片选线,软件可编程的8位或16位外部数据总线。

  (5)8优先级、可分开屏蔽的向量中断控制器(AIC)7个外部中断,还包括一个低优先级、较低延后的中断请求。  (6)58个可编程I/O口线,由PIOA和PIOB掌控。

  (7)6地下通道16位定时器/计数器,动态时钟(RTC),系统定时器,看门狗定时器。  (8)主从式SPI模块8~16位可编程数据长度,4个外部从芯片自由选择。  (9)使用片内主振荡器和PLL倍频的时钟产生器及片内32K振荡器的实实时钟3MHz~33MHz频率范围。

  (10)具备3个USART每个USART有两个外围数据控制器(PDC)地下通道。  (11)8地下通道10位ADC和2地下通道10位DAC。


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