基于ARM的嵌入式航空拖靶高度控制器设计

舵机驱动控制板包含采用模拟电路实现的位置调节器、电流调节器、PWM功放和反馈校正网络。考虑到舵机系统的响应速度，位置调节器和电流调节器均采用简单的比例式调节规律，由模拟集成运放AD822AN实现。位置反馈是舵机系统的主反馈，升降翼面的定位精度主要取决于位置传感器的精度。标准电阻是小功率系统中常用的一种电流传感器，因其简单可靠、阻值稳定、精度高、频响好、输出标准电压直接比例于所通过的电流，因而在PWM系统中得到了广泛应用，故采用标准取样电阻作电流传感器。舵机驱动控制板围绕直流电机驱动器专用集成电路L292设计了其外围电路，L292是一种PWM直流电机驱动器专用集成电路。与线性功放相比，PWM功放具有功耗低、效率高、工作稳定可靠等优点，尤其是它的动力润滑作用，对减小舵机死区，改善静态精度和低速爬行非常有利。它的驱动能力强，可达2A／36V，集成度高，开关频率可外部设定，片内设有过载保护和欠压保护等功能。
2．3 传感器与舵机执行机构配置
(1)无线电高度表。采用调频／连续波(FM／CW)体制，工作频率4 200～4 400 MHz，测高范围0～300 m。高度输出形式为232数字信号或模拟电压输出两种格式，周期为20 ms。两种输出格式可通过发送指令进行选择，这里使用的是精简格式，一帧数据为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)加速度计。加速度计安装在拖靶的重心位置，集成在高度控制计算机机盒内，用于测量拖靶的垂直方向加速度，选用ADXL105AQC加速度计芯片，精度±1g～±5g，单通道模拟输出，分辨率2 mg。工作电压为单电源2．7～5．25 V，具有自检功能，芯片自带温度传感器模拟输出，还带有运算放大器，10 kHz的工作带宽。

(3)舵机及执行机构。包括力矩舵机、螺旋传动机构、摇臂和直滑式位移传感器。舵机采用齿轮减速永磁直流力矩电机，额定转矩0．3 nm，额定电流0．3 A，额定电压27 V，额定转速(80±8)r／min，空载转速90 r／min。舵机以螺旋传动方式来操纵舵面，同时靠摇臂带动直滑式导电塑料位移传感器反馈升降翼面偏转角度。这里的位移传感器选用直滑式精密导电塑料电位器做位置传感器，其行程为3 cm，阻值为2 kΩ，独立线性度为0．1％。