专利名称：一种调距桨can总线螺距调节控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种螺距调节装置，特别涉及基于CAN总线通信的推进器螺距调节装置。
背景技术：
本发明以使用螺距调节技术的推进器为依托，推进器在浆叶旋转一周的过程中， 通过浆叶螺距角的周期性变化，不仅产生与桨轴平行的轴向推力，也能在侧向产生推力。通过螺旋桨叶片螺距角的周期性变化，产生六个方向的推力。螺距角的周期性变化可以通过改变摇摆斜盘的角度，即控制与摇摆斜盘相连的三路液压缸的位移来实现。工程上经常采用CAN总线，RS485总线等进行远距离数据传输，目前应用十分广泛的CAN总线其直接通信距离最远可达10km，最高通信速率可达1Mbps，且拥有国际通用的通信协议。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以使螺旋桨在旋转一周的过程中周期性的改变螺距角，从而使推进器产生期望的推力的调距桨CAN总线螺距调节控制器。本发明的目的是这样实现的上位机与主控单片机通过串口连接，主控单片机与从控单片机之间通过CAN总线的方式进行信号的传输，控单片机通过D/A转换芯片连接到电液伺服阀上，从控单片机还与与光栅尺相连、接收光栅尺的反馈信号，所述反馈信号与单片机的控制信号在从控单片机内部计算出偏差量的信号实现对电液伺服阀的控制；所述对电液伺服阀的控制是通过控制流量及方向来控制液压缸的伸长量，最终实现了螺距调节并形成了闭环。本发明还有这样一些特点1、所述主控制芯片采用XC858CA，从控制芯片采用XE164FM。2、主控芯片和从控芯片中都集成了 MultiCAN模块，CAN模块中的CAN控制器与收发器相连，并连接到CAN总线上，CAN总线使用双绞线作为传输媒介，主控芯片的CAN节点与两个从控芯片的CAN节点进行通信。本发明设计的系统通过CAN总线进行远距离的信号传输，通过改变输出电流大小控制液压缸的伸长量，并且通过位移传感器进行位置反馈调节来保证系统的控制精度。本发明设计中主站控制信号通过CAN总线通信方式传输来实现对从站两个推进器的控制。这主要是因为传输距离远，干扰较大。利用了 CAN总线传输速度快，传输距离远， 通用性强，抗干扰能力出众等优点，保证信号传输的准确性和可靠性。本发明的特点主要体现在1、采用英飞凌单片机作为控制芯片，主控制芯片采用XC858CA，从控制芯片采用 XE164FM，片内资源丰富，充分利用了其上的捕捉单元和CAN模块，并且其对恶劣环境的适应能力比较强。
2、对于数据的远距离通信，采用CAN总线标准，主控芯片和从控芯片中都集成了 MultiCAN模块，CAN模块中的CAN控制器与收发器相连，并连接到CAN总线上，CAN总线使用双绞线作为传输媒介，主控芯片的CAN节点通过此种方式与两个从控芯片的CAN节点进行通信。3、利用位移传感器构成了位置反馈闭环系统，提高了系统的控制精度及响应速度。在本发明中，使用光栅尺作为位移传感器，光栅尺具有较高的精度，当液压缸的伸长量发生变化时，光栅尺输出的电压信号以一定的形式发生变化，通过从控芯片的捕获/比较模块可以捕获电压信号，经过处理后形成位移反馈信号，从而构成位置反馈闭环系统。本发明中的控制信号传输距离远，抗干扰能力强等特点。还通过位移传感器进行了位置反馈控制，提高了系统的控制精度以及反应速度。因而本设计的研究对推进装置的改进以及相关的控制器的设计有一定的实用价值。
图1推进器螺距调节系统原理图；图2推进器螺距调节系统结构图；图3数据转换工作时序图；图4数模转换模块电路原理图；图5RS-232模块电路原理图；图6CAN通信模块原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明如下结合图1，上位机通过串口与主控芯片Ul进行通信，用来传输控制信号。其中主控芯片Ul为英飞凌XC858CA单片机，从控制单片机U4、U6为英飞凌XE164FM单片机，CAN 驱动端U2及接收端U3、TO采用TLE6250G芯片，D/A转换芯片使用DAC0832LCN进行D/A转换。D/A转换后产生的模拟电压信号用来控制电液伺服阀，通过控制其流量及方向来控制液压缸的伸长量。使用光栅尺作为位移传感器来进行位置反馈。结合图2，其中系统由主控制单元1产生控制指令，通过CAN总线传输方式控制两个控制单元2和3的推进器(分别安装于潜器的前端和后端，传输距离较远)。由于两个推进器工作原理及控制方式相同，以一个推进器为例来设计。给出了推进器部分的驱动控制结构。主控制单元1发出的控制指令通过CAN总线方式传输到控制单元2，在从控制单元中进行一定的处理后形成控制信号传给驱动装置，控制电液伺服阀的开口和流量实现对液压缸的位置控制来实现了螺距调节。在此过程中利用线位移传感器对液压缸的伸长量进行反馈控制，反馈信号传入从控制单元，实现了闭环控制。结合图3，单片机复位后巧和尿云为高电平，数据转换工作时，先将巧片选信号置 0，低电平有效；再将_ (写信号)端置0，低电平有效；只有当两个信号同时有效时，数据转换单元工作。在_ (写信号)置低之前先向数据总线送入数据，i云(写信号)置低保持住一段时间tw。当_上升沿来临时，再延时一段tCH时间将巧置高，这时DAC转换完成。结合图4，IOUTl接AD0P07CP的负极输入端，I0UT2接地。VREF接5v电源，用于
4对数模转换器提供电压。RBF接AD0P07CP的输出端，其输出的数据接另一 AD0P07CP的负极输入端，此输出通过与两个20k的电阻相连接入数模转换器的电压输入端。VREF(8脚) 外接参考电源，VDD(20脚)外接工作电源，CS(1脚)为片选信号，低电平有效，与单片机的 P0. 1相连；WRO脚)为写信号端，低电平有效，与单片机的P0. 2相连；CS和WR共同用于控制，只有当两个信号同时有效时，才能选中本芯片工作。在处于工作状态时，送入数据，启动 D/A转换；转换后产生电压范围为-5v到+5v。结合图5，图中的R)(D(串行接收)和T)(D(串行发送)用于与单片机串口相连，在本系统中单片机的两个串口都需要进行信号传输。VCC(16脚)接电源电压，与VDW2脚) 串联C6电解电容，VDD端接正极；Cl+ (1脚)和Cl- (3脚)串联C5电解电容，Cl+端接正极； C2+G脚)和C2-(5脚)串联C4电解电容，C2+端接正极；GND(15脚)和VEE^脚)串联 C8电解电容，GND端接正极；图中5针串口只用了与计算机相连的串行接口的3个引角，其中2引脚为串行发送，接MAX232的14引角，3引脚为串行接收，接MAX232的13引角，5引角接地，其余的引脚悬空，这样就完成了 RS-232串行通讯端口的设计。结合图6，本发明选用TLE6250G芯片作为CAN收发器来设计数据通信单元，主控制单元XC858CA单片机的CAN模块与收发器TLE6250G相连，两个从控制单元XE164FM单片机也同样与收发器TLE6250G相连，三个收发器均通过CANH和CANL连接到CAN总线上，CAN 总线选择双绞线的形式，匹配电阻选择120欧姆。
权利要求
1.一种调距桨CAN总线螺距调节控制器，其特征是上位机与主控单片机通过串口连接，主控单片机与从控单片机之间通过CAN总线的方式进行信号的传输，控单片机通过D/A 转换芯片连接到电液伺服阀上，从控单片机还与与光栅尺相连、接收光栅尺的反馈信号，所述反馈信号与单片机的控制信号在从控单片机内部计算出偏差量的信号实现对电液伺服阀的控制；所述对电液伺服阀的控制是通过控制流量及方向来控制液压缸的伸长量，最终实现了螺距调节并形成了闭环。
2.根据权利要求1所述的一种调距桨CAN总线螺距调节控制器，其特征是所述主控制芯片采用XC858CA，从控制芯片采用XE164FM。
3.根据权利要求1或2所述的一种调距桨CAN总线螺距调节控制器，其特征是主控芯片和从控芯片中都集成了 MultiCAN模块，CAN模块中的CAN控制器与收发器相连，并连接到CAN总线上，CAN总线使用双绞线作为传输媒介，主控芯片的CAN节点与两个从控芯片的CAN节点进行通信。
全文摘要
本发明提供的是一种调距桨CAN总线螺距调节控制器。上位机与主控单片机通过串口连接，主控单片机与从控单片机之间通过CAN总线的方式进行信号的传输，控单片机通过D/A转换芯片连接到电液伺服阀上，从控单片机还与与光栅尺相连、接收光栅尺的反馈信号，所述反馈信号与单片机的控制信号在从控单片机内部计算出偏差量的信号实现对电液伺服阀的控制；所述对电液伺服阀的控制是通过控制流量及方向来控制液压缸的伸长量，最终实现了螺距调节并形成了闭环。本发明中的控制信号传输距离远，抗干扰能力强。通过位移传感器进行了位置反馈控制，提高了系统的控制精度以及反应速度。本发明对推进装置的改进以及相关的控制器的设计有一定的实用价值。
文档编号G05B19/418GK102253666SQ201110096169
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年1月10日
发明者刘胜, 宋颖慧, 李冰, 杜春洋, 程垠钟 申请人:哈尔滨工程大学