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固定翼飞机竖直飞行控制系统的设计

2008-07-30 09:41:32 来源:互联网 关键字: 固定翼飞机 控制

  主程序介绍

  虽然传感器都是水平放置的,但因为温度电压等的不同,三个轴的输出和计算的输出是不一样的,会有少许偏差,为了解决这个问题,在上电后先对三个轴的值连续读64次后平均,把这个平均值作为飞机要稳定的目标值,这样飞机就基本稳定了。

  提到稳定,PID功不可没,主程序里的PID有两处要提一下。一是因为传感器的稳定性问题和飞机的抖动,A/D输出值差2、3个数是很正常的,所以在主程序里要判断一下,如果误差值在3以内,则不进行PID运算,这样就减少了舵机无谓的抖动;二是因为飞机的前后左右重量不一致,所以在飞机前倾后仰左右摆动时要用不同的P值计算。

  主程序每20ms更新一次数据,数据就是前后左右上下的控制脉冲的宽度。这个数据是把模定时器捕捉中断程序里捕捉到的数直接拿来用还是要拿PID运算的数据来用?这由一个脉宽(决定此时飞机是否要竖直飞行的脉宽)决定,这里用到的是第7个脉冲的脉宽,也就是遥控器的第7通道,这个参数被命名为Helen,当Helen > 1500(1.5ms)时就是操纵者要竖直飞行,要把PID运算的数据输出;当Helen < 1500时就是正常飞行,直接把模定时器捕捉中断程序里捕捉到的数输出就可以了。

  要得到各个脉冲宽度,只要把从低到高的每个脉冲发生的时间做减法就可以了,这个减法运算也是在主程序里完成的。减法完成后还要对脉冲宽度进行出错处理,要检查一下,小于1ms的按1ms算,大于2ms的按2ms算,处理完了就可以调用发送中断发送给辅助MCU了。调用方式是把数组排列好,把发送数据计数器清零,打开发送中断允许位,这时发送缓冲区是空的,发送中断一允许,它就立刻进中断开始发送。

  串口发送中断程序:程序进入本中断后首先把发送数据计数器指示的数送到发送缓冲区去发送,如发送完了就把发送中断允许位清零,以防止正在发送的数据发送完后再次进入中断;如没发送完就直接退出,等待下次中断。

  辅助MCU程序流程图见图6。

  串口接收中断:辅助MCU程序的关键在串口接收中断,接收到的数要存入指定的数组,这个容易实现,而把引导头找出来就不那么容易了,因为作为引导头的0xAA、0x55也有可能是数据,只有连起来的才是引导头,判断方法详见图6。

  因为本MCU只有两个定时器,但需要控制三路脉冲,所以有两路脉冲用定时器的PWM功能实现,另外一路需要用软件模拟,本文选用的方法是用一个20ms的中断,进入中断后把I/O口置位,然后在主程序里循环判断定时器的值,当定时器的值大于要送的脉冲值时把I/O复位。

 

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