基于ARM的自主水下航行器舵机控制系统的设计.pdf

西 北 工 业 大 学
硕 士 学 位 论 文
学位研 究生
题 目 基 于 的 自主水下航行 器
作 者
学科专业 武器系统与运用工程
指 导教师
年 月
T h e D esig n of th e S erv o C o n tro ller of A U V
B a s e d o n A R …
、 七
七
,
西 北工业 大学 硕士 学位 论文 摘 要
摘要
新型 自主水 下航行 器融合机 械学 、 动力学 、 电子学 、 控制 学 、 水声学 、 流体
学 、 通讯学等多种学科知识 , 是一种 非常复杂的多门类学科技术 。该航行器装有
垂 向和侧 向辅助推进 器 、 避碰 声纳等装 置, 采用 总线 为基础的分布式控制
系统 。
其中, 舵机控制系统是 自主水下航行器 中重要 的执行机构 , 它 的性能好坏直
接决定着航行器 的实时操 舵性能 。论文分析 了 目前 国内外对 于舵机控制系统 的研
究情况, 从提升 系统的性 能和扩 展能力的角度 出发 , 采用 了基 于 嵌入式微
处理器的舵机控制 系统 。控 制系统主要分为 通信 单元 、 舵机驱动单元 、
采样单元和 中断保护 单元 四个 部分 。论文 的主要研究工作如下
首先 , 分析 了舵机控制 系统的设计 要求 , 制 定了以 微处理器为核心的
设计方案 。根据水下航行器对于通信 的速率及可靠性 的要求 , 自动驾驶仪和各节
点间的通信采用 现场 总线 。
其 次, 论文重点阐述 了舵机控制系统的软硬件设计原理 , 主要包 括以
嵌入式微 处理器 为核心 的各控 制模块 的设计 。论文对于器件 的选型 、 各单元 电路
的设计 、 控制 原理 以及控 制算法都进行 了详尽 的说 明 。并在软件 设计 的基础上 ,
使用嵌入式实时操作 系统作为扩 展应用 , 使得 系统 的实时性得 到了保证 。
最后, 设计 了基于 的系统测试平 台, 在力矩模拟负载器上进行 了系统 的
测试实验, 使舵机 系统的性能得到 了很好 的验证 。
论文的创新 点在于 将 嵌入式微处理器作为舵机 的控制 核心结构简单 、
可靠易行 。相对于传统舵机 , 该系统采用全 数字式控制方式 , 极大地提高 了系统
的实时性能及抗干扰 性 。 同时, 在系统中的移植, 进一步提高 了系统 的性
能及可扩展性 。
关键词 自主水下航行器 、 、 总线 、 林 一 、
西北 工业大 学硕 士学位 论文
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