一种基于dsp的水下高速航行体前置舵控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种应用于水下高速航行体前置舵的基于DSP的控制器，实现对水下高速航行体的定深控制。本实用新型的硬件部分主要包括主控板和电机驱动板两部分。其中主控板采用的DSP是TMS320F2812；电机驱动板采用功率管搭建的H桥电路作为直线伺服电机的驱动电路。DSP最小系统由电源、复位电路、时钟电路、JTA电路和外部接口电路等几部分。最小系统的电源电路采用的是SPX1117系列LDO芯片，电源检测芯片选用的是SP708R芯片，选用RS232接口来实现DSP与上位机的信息传递及程序下载。本实用新型采用数字控制器，具有参数可靠性高、参数调整方便；抗干扰能力强、传输容易；系统调整方便、更改控制策略灵活；控制精度高等特点。提高了控制器的稳定性、抗干扰能力、控制精度、智能化。 <b/>
【专利说明】一种基于DSP的水下高速航行体前置舵控制器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种嵌入式控制器，尤其涉及一种基于DSP的水下高速航行体的 前置舵控制器。
【背景技术】
[0002] 水下高速航行体在运动过程中，姿态或深度控制是通过一系列舵机综合运用来实 现的。前置舵与尾舵在航行体姿态、深度控制方面发挥着重要作用，相对于尾舵，前置舵具 有控制效率高，易实现等优点。在航行体水下高速航行过程中，前置舵存在会使航行体处于 超空泡的包围当中，极大地减小了航行体在航行过程中所受到的阻力，从而大幅提高航行 体的运行速度。除此之外，前置舵还是航体的姿态、深度控制的执行机构。作为系统的执行 机构，前置舵的偏角会改变空泡形状，使航行体受力发生改变，能够产生纵向的旋转力矩。 航行体在旋转力矩作用下，俯仰角度发生改变，进而航行体的水平位移发生改变。。前置舵 向上偏转时会使航体受到向下旋转的力矩，使航行体的航向向下发生改变，进而航行体的 航行深度就会变大，反之当前置舵向相反方向偏转时，航行体的航行深度则会减小。因而可 通过控制执行机构来实现水下高速航行体的定深控制。
[0003] 以伺服电机为中心的运动控制系统是前置舵面工作的基础，以舵面的驱动设 备一一伺服电机为控制对象，以各种微控制器为核心，以电力电子器件为执行机构，在电路 理论及自动控制理论的指导下组成的电气自动控制系统，将电能装换为机械能，实现舵面 的控制要求。运动控制技术的水平直接反映了控制系统性能的优劣，目前，多数对运动性能 要求较高的控制系统所采用伺服控制数。
[0004] 随着计算机及微电子技术的发展，控制技术也在向数字化方向发展，全数字化伺 服控制技术是今后控制领域的主要发展趋势。数字控制技术凭借其自身的巨大优势几经 逐渐取代了先前的模拟控制及半数字控制，同时，全数字控制能够更加地充分利用现代控 制理论的研宄成果，提高控制技术的水平，促进控制理论的发展，给人们生活带来极大的方 便，同样也给人类创造了巨大的经济和社会效益。 实用新型内容
[0005] 本实用新型提供一种应用于水下高速航行体前置舵的基于DSP的控制器，实现对 水下高速航行体的定深控制。
[0006] 本实用新型的目的是这样实现的：
[0007] 本实用新型的硬件部分主要包括主控板和电机驱动板两部分。其中主控板采用的 DSP是TI公司的高性能顶点处理器TMS320F2812;电机驱动板采用功率管搭建的H桥电路 作为直线伺服电机的驱动电路。
[0008] 最小系统由电源、复位电路、时钟电路、JTA电路和外部接口电路等几部分。最小系 统的电源电路采用的是SiPEX公司的产的SPX1117系列LDO芯片，DSP芯片的复位信号低 电平有效，复位管脚为/RESET。为了保证控制电路能安全可靠的工作，在复位电路中加入了 电源监测电路，电源监测电路中用到的电源检测芯片选用的是德州仪器公司生产的SP708R 芯片。本实用新型在用的是系统内部时钟，所选晶振的工作频率为30MHz，经内部PLL倍频 后系统的时钟频率为150MHz。DSP芯片与上位机的信号传输需要一结构电路，结构电路的 选取应根据信息传输量的大小，距离等选取，本设计选用的RS232接口来实现DSP与上位机 的信息传递及程序下载。
[0009] 电机驱动板采用的是双极性的可逆PWM电路。它是四个功率和四个二极管桥型连 接而成，其中功率管VdPV3为一组^2和V4为一组，同组的功率管同时导通或者同时关断， 两组的功率管导通与关断状态相反。如图所示，当控制信号U1为高电平时，功率管V JP V 3 导通，^和V 4截止，电枢电流从左到右；当控制信号U 2为高电平时，功率管V 2和V 4导通，V 1 和V3截止，电枢电流从右到左，这样就实现了双极性控制。电枢电压平均值为：
【权利要求】
1. 一种基于DSP的水下高速航行体前置舵控制器，其特征在于：包括主控板和电机驱 动板两部分；主控板采用的DSP是高性能顶点处理器TMS320F2812 ;电机驱动板采用功率管 搭建的H桥电路作为直线伺服电机的驱动电路。
2. 根据权利要求1所述的一种基于DSP的水下高速航行体前置舵控制器，其特征在 于：DSP最小系统由电源、复位电路、时钟电路、JTA电路和外部接口电路组成；最小系统的 电源电路采用的是SPX1117系列LDO芯片，DSP芯片的复位信号低电平有效，复位管脚为/ RESET ;复位电路中设有电源监测电路，电源监测电路中的电源检测芯片是SP708R芯片；时 钟电路是系统内部时钟，所选晶振的工作频率为30MHz，经内部PLL倍频后系统的时钟频率 为150MHz ;DSP芯片与上位机的信号传输中设有结构电路，结构电路的选取应根据信息传 输量的大小，距离选取，DSP与上位机的信息传递及程序下载用RS232接口。
3. 根据权利要求1所述的一种基于DSP的水下高速航行体前置舵控制器，其特征在于： 所述电机驱动板采用的是双极性的可逆PWM电路。
【文档编号】B63G8/20GK204236756SQ201420523271
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】李相武, 王瑛, 李忠喜 申请人:哈尔滨恒誉名翔科技有限公司