基于ARM的嵌入式航空拖靶高度控制器設計

舵機驅動控制板包含采用模擬電路實現的位置調節器、電流調節器、PWM功放和反饋校正網絡。考慮到舵機系統的響應速度，位置調節器和電流調節器均采用簡單的比例式調節規律，由模擬集成運放AD822AN實現。位置反饋是舵機系統的主反饋，升降翼面的定位精度主要取決于位置傳感器的精度。標準電阻是小功率系統中常用的一種電流傳感器，因其簡單可靠、阻值穩定、精度高、頻響好、輸出標準電壓直接比例于所通過的電流，因而在PWM系統中得到了廣泛應用，故采用標準取樣電阻作電流傳感器。舵機驅動控制板圍繞直流電機驅動器專用集成電路L292設計了其外圍電路，L292是一種PWM直流電機驅動器專用集成電路。與線性功放相比，PWM功放具有功耗低、效率高、工作穩定可靠等優點，尤其是它的動力潤滑作用，對減小舵機死區，改善靜態精度和低速爬行非常有利。它的驅動能力強，可達2A／36V，集成度高，開關頻率可外部設定，片內設有過載保護和欠壓保護等功能。
2．3 傳感器與舵機執行機構配置
(1)無線電高度表。采用調頻／連續波(FM／CW)體制，工作頻率4 200～4 400 MHz，測高范圍0～300 m。高度輸出形式為232數字信號或模擬電壓輸出兩種格式，周期為20 ms。兩種輸出格式可通過發送指令進行選擇，這里使用的是精簡格式，一幀數據為4 B，前2 B和后2 B表示同一高度值，低位在前，高位在后。
(2)加速度計。加速度計安裝在拖靶的重心位置，集成在高度控制計算機機盒內，用于測量拖靶的垂直方向加速度，選用ADXL105AQC加速度計芯片，精度±1g～±5g，單通道模擬輸出，分辨率2 mg。工作電壓為單電源2．7～5．25 V，具有自檢功能，芯片自帶溫度傳感器模擬輸出，還帶有運算放大器，10 kHz的工作帶寬。

(3)舵機及執行機構。包括力矩舵機、螺旋傳動機構、搖臂和直滑式位移傳感器。舵機采用齒輪減速永磁直流力矩電機，額定轉矩0．3 nm，額定電流0．3 A，額定電壓27 V，額定轉速(80±8)r／min，空載轉速90 r／min。舵機以螺旋傳動方式來操縱舵面，同時靠搖臂帶動直滑式導電塑料位移傳感器反饋升降翼面偏轉角度。這里的位移傳感器選用直滑式精密導電塑料電位器做位置傳感器，其行程為3 cm，阻值為2 kΩ，獨立線性度為0．1％。