基于ARM处理器的旋翼试验测试台控制系统设计与实现

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本文根据在旋翼实际试验中的需求,设计了一套旋翼试验测试台配套控制系统,主要工作内容为试验所需的几种硬件平台的设计搭建,测试台控制系统硬件电路板的设计和焊接,以及控制系统的各项功能模块的编写。随着无人机在军事民用各个领域的广泛应用,不同的应用场景对无人机的性能要求不断提高。旋翼飞行器因其独特的飞行性能,适合用于大多数应用场景,对旋翼飞行器性能越来越高的需求自然离不开相关旋翼试验以便研究实现。首先设计的试验平台主要分为姿态控制平台和性能试验平台,为飞行器姿态控制调试和各项旋翼试验提供平台。然后基于ARM芯片设计控制系统硬件电路板,搭配惯导,测高仪等传感器采集飞行器飞行状态信息以备解算,搭配无线通信模块实现系统与地面站的通信。控制系统的任务调度基于ARM处理器的中断处理机制设计,各项任务模块以前后台模式运行,不同任务模块中断优先级根据实际需求调整,以PID控制为基础,并结合死区处理和防积分饱和等环节设计姿态和位置闭环控制串级内外控制回路。硬件电路搭载外部晶振作为时钟源,选择处理器的系统时钟作为控制系统的时钟节拍,并根据控制系统的各项任务的实时性要求确定其运行频率。控制软件系统运行过程中,系统参数通过无线通信设备以设定频率不断发送到地面站,实现对系统参数的实时监控和在线调参,方便各项旋翼试验数据直观展现。最后,通过上述任务可以实现旋翼系统的姿态控制环节的设计和旋翼主要性能的测试。另外将此套控制系统扩展应用到多种无人机飞行平台,根据飞行器构型的不同,调整控制算法完成预定飞行任务,为后续相关研究工作提供了技术基础。
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