基于DSP的小型无人飞艇控制系统设计
基于DSP的无人机飞控系统的硬件设计探讨
基于DSP的无人机飞控系统的硬件设计探讨摘要：无人机飞控系统的硬件设计工作中，采用DSP能够利用较为丰富的指令系统、精确性的计算处理方式、丰富资源优势等，提升无人机飞控系统的硬件运行效果，具有重要作用。
在此情况下，无人机飞控系统的硬件设计过程中，就应该积极采用DSP设计方式，不断提升相关的硬件设计工作科学性与有效性，为其后续的运行夯实基础。
关键词：DSP；无人机飞控系统；硬件设计探讨无人机飞控系统的硬件设计工作中，采用DSP开展设计工作，可提升整体的设计水平，因此，在具体的设计工作中应该树立正确观念意识，遵循科学化的硬件设计工作原则，完善硬件设计的工作内容，保证整体的硬件系统功能与性能符合标准，提升硬件设计工作的可靠性与有效性。
一、无人机飞控系统分析对于无人机飞控系统而言，主要组成部分为：①地面区域的监控系统，用来开展指挥工作与飞行航行的操作管理工作。
②无线电测试遥控的相关系统，用来处理GPS数据信息，传递相关的遥控遥测信息内容，在无线数据链路中的地面监控和飞行控制器两者的中间部分。
③飞行控制器系统，主要用来开展传感检测工作、航行控制工作、摄像头云台的管控工作和数据回传工作等等。
对于飞行控制器而言，在实际运行的过程中，能够有效实现无人机状态量的检测工作任务，其中涉及到航向角控制信号管理、航行速度控制信号管理、发动机油门操作信号管理、各项指标信号管理等等，可以确保各方面信号控制和管理工作的科学性和有效性，获取相应的操作信号、GPS数据信息，将无人机运行状态的信息，全面输送到地面的监控系统之内，保证有效实现相关的监控管理工作。
二、DSP在无人机飞控系统硬件设计中的应用在无人机飞控系统硬件设计工作中，采用DSP应该结合实际情况，有效开展各方面的硬件设计工作，提升整体的硬件设计工作质量。
具体措施为：（一）完善硬件系统设计框架为确保采用DSP有效开展无人机飞控系统硬件设计工作，应该完善其中的设计框架，提升设计工作的合理性。
机电系毕业设计基于DSP控制的无人机飞行控制系统设计
《机电系毕业设计：基于DSP控制的无人机飞行控制系统设计》摘要随着无人机市场的不断发展，越来越多的人开始对无人机技术有所关注。
本文基于DSP控制技术，设计了一套无人机飞行控制系统，旨在提高无人机的安全性、稳定性和控制精度。
本文首先介绍了无人机的概念和分类，对无人机的飞行控制系统进行了详细的分析和研究。
然后，分析了DSP控制技术在无人机控制系统中的应用，并给出了控制系统的结构图和系统功能描述。
最后，通过实验验证了系统的性能，结果表明，本设计的无人机飞行控制系统具有较好的稳定性和高精度控制能力。
关键词：无人机、DSP控制技术、飞行控制系统、稳定性、精度AbstractWith the continuous development of the drone market, more and more people have begun to pay attention to drone technology. Based on DSP control technology, this paper designs a set of drone flight control system, aiming to improve the safety, stability and control accuracy of drones. This paper first introduces the concept and classification of drones, and analyzes and studies in detail the flight control system of drones. Then, the application of DSP control technology in the drone control system is analyzed, and the structure diagram and system function description of the control system are given. Finally, the performance of the system is verified through experiments. The results show that the designed drone flight control system has good stability and high precision control ability.Keywords: drone, DSP control technology, flight control system, stability, accuracy1. 引言近年来，随着人工智能技术、自动化技术和先进的传感器技术的不断发展，无人机逐渐成为人们关注的热点话题。
基于DSP的无人飞行器飞行控制系统设计
基于DSP的无人飞行器飞行控制系统设计
1 引言
随着科技的发展以及军事战略思想的转变，无人飞行器在军事、民用领域具有广泛的应用前景和极其重要的现实意义。
各国正在研制和开发各种性
能独特的无人飞行器，改造的核心就是飞行控制系统。
DSP 以其丰富的指令系统、高速高精度的运算能力及丰富的片内外设资源等优势，为飞控系统的发展提供了一个很好的平台。
本系统选用的TMS320F2812(以下简称F2812)是TI 公司开发的一款32 位DSP 芯片，采用高性能静态CMOS 技术，工作主频可达150M ips。
片内集成了128K 字的FLASH 存储器，方便实现软件升级;还集成了丰富的外围设备，如: 采样频率高达12. 5M IPS 的12 位16 路A /D 转换器，两个面向电机控制的事件管理器和多种标准串口通信外设。
在此基础上设计出一种高精度、扩展性强、小型化和低成本的新型飞行
控制系统。
2 硬件系统方案要求和设计
基于DSP 的飞控系统硬件设计，关键在于系统的整体方案设计。
接口设计是一个重要环节，将直接影响系统的性能。
为了减轻系统的负担，外部输入信号用中断方式读入，信号输入输出时要考虑抗干扰性。
充分考虑TMS320F2812 的片内资源以及系统的接口要求，仅需对DSP 芯片进行少量的外部接口扩展，即可满足飞控系统所有功能和未来扩展性的要求。
同时由于系统的输入逻辑量较多，采用A ltera 公司CPLD 芯片EPM7128，完成数据处理和逻辑运算功能，以减少控制电路的体积，增加系统的可靠性，实现对控制系统各单元状态的监视和控制。
基于DSP的双桨无人艇直线路径跟踪设计与方法
- 118 -第6期2019年3月No.6March，2019无人艇作为一种无人水面智能平台，具有成本低、适应性强、操纵灵活、易于维护等特点[1]，有着广阔的应用及发展前景。
可根据下达的不同命令完成相应的任务，如侦查、搜救、巡逻、排雷、反恐攻击等。
无人艇包括单桨单舵、双桨、双桨带舵、双桨双舵、单泵喷水等多种运动方式，无人艇的设计涉及艇体制造、动力推进、通信导航、运动控制等方面。
无人艇的研究设计，也带起了国内外学者一片火热的学术风潮。
无人艇的运动控制技术也是倍受关注。
文元桥等[2]针对航行环境和船速变化下的无人艇路径跟踪控制问题，提出了一种基于变增益内模控制方法的无人艇自适应路径跟踪控制器。
利用视距（Line of Sight ，LoS ）制导算法设计并实现无人艇的自适应路径跟踪控制器。
董早鹏等[3]针对无人艇高速航行过程中航向控制问题，提出一种基于改进细菌觅食算法优化的PD 控制算法。
用于优化PD 控制参数，并通过半物理仿真实验验证了所提出算法的有效性、可靠性和优越性。
赵东明等[4]针对常规PID 控制器在无人艇航向控制系统中表现出抗干扰能力弱、控制精度低等问题，提出了一种应用模糊神经网络算法的航向控制器设计方法，提高了无人艇在复杂环境中的自适应能力。
廖煜雷等[5]针对单泵喷水推进器提出了一种反步自适应滑模控制方法，证明了该定律可以保证航向跟踪系统的全局渐近稳定性。
本文研究的主要内容为双桨无人艇的直线路径跟踪问题，被控对象为一艘双桨无人水面艇。
通过对艇载差分GPS 和位姿传感器等艇载高精度传感器数据的解算，对两个螺旋桨的转速进行实时控制，从而实现双桨无人艇的直线路径跟踪功能。
1 系统架构与功能无人艇控制系统分为两部分：岸基控制中心和无人艇艇载控制中心，彼此之间使用了4G 的通讯方式，通过以太网进行传感器数据以及控制命令的传输，具体框架如图1所示。
其中，艇载控制中心由5个主要部分构成，第一个为岸基控制中心和艇载控制中心的通讯链路部分，艇载控制中心通过4G 路由器和岸基控制中心的4G 路由器之间通过以太网进行通讯，方便岸基控制中心能够向艇载控制中心发送控制指令，使得艇载控制中心能够向岸基控制中心发送艇载传感器测得的各项参数和无人艇实时的运动状态等信息，从而使得人机交互界面更加友善，方便研发调试人员对无人艇的自主功能进行调试。
基于DSP的小型无人机飞行控制系统设计(1)
第36卷 增刊Ⅰ2008年 10月 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版)J.Huazhong Univ.of Sci.&Tech.(Natrual Science Edition )Vol.36Sup.Ⅰ Oct. 2008收稿日期:2008207215.作者简介:何清华(19462),男,教授;杨 敏(通信作者),硕士研究生,E 2mail :yangmin850313@.基金项目:湖南省科技计划重点资助项目(2007FJ 1006).基于DSP 的小型无人机飞行控制系统设计何清华 杨 敏 贺继林 刘银春(中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室,湖南长沙410083)摘要:针对无人机性能指标和体积限制,设计了一种基于DSP56F807的新型飞行控制系统.阐述了系统的设计思想及软硬件结构和控制策略,给出了相应的飞行控制流程图与神经网络动态逆控制原理图.DSP 采用哈佛结构,使得指令处理和数据存取可以同时进行,大大提高了处理效率,测量精度及计算速度等也得到了相应的提高.通过在环回路仿真验证表明,所设计的系统具有计算速度快、可靠性好等优点,从而赋予无人机更大的机动性和更广泛的适用性.关 键 词:数字信号处理器;无人机;神经网络;飞行控制系统;控制策略中图分类号:TP249 文献标识码:A 文章编号:167124512(2008)S120254204Design of a small UAV flight control system based on DSPHe Qi ng hua Yang M i n He J ili n L i u Yi nchun(Key Laboratory of Modern Complex Equipment Design and Extreme Manufacturing ,Central South University ,Changsha 410083,China )Abstract :A new type of flight control system based on DSP56F807is designed ,based on t he perform 2ance of UAV (unmanned aerial vehicle )and t he limitation of volume.The design scheme ,hardware and software st ruct ure and control st rategy are expatiated.The corresponding flight cont rol flow chartand t he schematic diagram of neural network dynamic inverse cont rol are p ropo sed.DSP (digital sig 2nal processor )adopt s t he Harvard st ruct ure ,t hen inst ruction p rocessing and data accessing can be run at t he same time ,and t he efficiency is imp roved greatly.Measurement accuracy and comp ute speed are increased accordingly.The design is noted for it s calculation speed and high reliability by in 2t he 2loop simulation and it can give t he UAV greater mobility and more extensive applicability.K ey w ords :digital signal processor (DSP );unmanned aerial vehicle (UAV );neural networks ;flightcont rol system ;control st rategy 无人机(UAV )是一种无人驾驶、可重复使用的航空飞行器.飞行控制系统(以下简称飞控系统)是无人机的核心,其性能直接关系到无人机的应用范围及任务的完成.随着航空技术的发展,尤其是综合技术的发展,对无人机机动性能的要求越来越高,这就要求无人机的控制核心向高精度和小型化发展.高精度要求无人机的制导精度高、稳定性好,能够适应复杂的外界环境.小型化对控制系统的质量和体积提出了更高的要求,要求控制计算机的性能越高越好,体积越小越好[1～3].性能指标要求与体积限制迫切需要设计研制新型的飞控系统.基于PC 机和单片机是目前飞控系统设计中最常用的2种方式.基于PC 机的无人机飞控计算机寻址能力强,能够进行实时的高精度和高速度计算,但接口能力差,需要较多的外围接口器件配合,体积大,不易实现小型化[4].基于单片机的飞控计算机接口能力强,但运算速度相对较慢,片内集成度低,I/O 资源少,系统资源不足.其解决办法就是采用多单片机并行处理,但这样无疑会使系统复杂化,可靠性降低,系统之间的协调性也难以得到保证[5].针对以上系统所存在的问题,开发了基于DSP56F807的飞控系统.DSP 体积小、成本低、设计灵活,为以DSP 为核心的飞控系统的实现奠定了坚实的硬件基础.1 DSP56F807数字信号处理器DSP56F807是飞思卡尔结合数字信号处理器(DSP )和微控制器(MCU )功能的混合型处理器技术的结晶[6],具有如下主要特征:集成了56800Hawk V1内核,处理速度在内核工作频率80M Hz 时,可达40M I/s ;拥有2个六通道PWM 模块,1个符合CAN 2.0A/B 标准的MSCAN 模块,2个串行通信接口等丰富接口资源;片内有60Kbit ×16byte 的程序Flash ,2Kbit ×16byte 的程序RAM ,8Kbit ×16byte 数据Flash ,4Kbit ×16byte 数据RAM ,2Kbit ×16byte 启动Flash ;共4个通用积分定时器;J TA G/OnCETM 在线调试端口[6].DSP56F807具有丰富的片内外资源、较低的功耗、良好的抗干扰能力和工作稳定性以及高速的数据处理能力,所以非常适合于无人机的飞控系统.2 无人机飞控系统设计2.1 系统硬件设计如图1所示,整个系统由地面监控站(GCS )、机载飞控计算机和图像部分3部分构成.GCS 负责无人机飞行状态监控,在目标识别的实现及紧急情况下切换至手动控制.机载飞控计算机包括无人机本体、各种传感器、主控制器以及无线传输设备.图像部分主要为摄像头和图像传输设备.其中,平台串口通信采用最精简的RS232通信协议,即双线通信的异步串行通信接口.控制器与其他远程设备或控制器进行全双工、异步、不归零串口通信,可以实现GPS信号接收及与地面监控站图1 飞控系统图的远程通信.2.2 信号采集及处理2.2.1 信号采集信号采集主要包括ADC 和GPS 等信号采集.ADC 信号采用中断接收方式,首先在主程序中设置好中断条件,当中断条件满足时,CPU 自动调用中断服务子程序;由于GPS 采用ASCII 码接收,因此其帧长度不定,采用接收到字符即产生中断的方法.2.2.2 信号处理通常情况下信号采集处理系统的对象都为大信号,但在一些特殊场合,采集的信号很微弱,其幅值只有几个μV ,并且可能会淹没在大量的随机噪声中.为此,优化前端调理电路,并利用测量放大器抑制共模信号(包括直流信号和交流信号),保证采集数据的精度[7].这里采用时域信号的取样积累平均方法,降低了算法的实现难度.时域信号的取样积累方法就是在信号周期内将时间分成若干间隔,在这些时间间隔内对信号进行多次测量累加.时间间隔的大小取决于要求恢复信号的精度.某一点的取样值都是信号和噪声的叠加,若信号值是S in ,噪声值为N in ,则信噪比为S in /N in .对这一采样点经N 次采样,并对N 个采样值线性积累平均,则信号的值将增加N 倍,即S out =N S in .由于噪声信号的随机性,其平均输出值为N out =N N in ,累加后信号输出的信噪比为S out /N out =N S in /N in ,信噪比改善为P out /P in =N ,其中:P out =S out /N out 表示输出信噪比;P in =S in /N in 表示输入信噪比.・552・增刊Ⅰ 何清华等:基于DSP 的小型无人机飞行控制系统设计 若要恢复的信号逼近真实信号,则理论上采样时间越短越好,重复采样次数越多越好,但实际上由于实时控制要求以及运算能力和存储能力的制约,不能做到任意多次的重复采样.因为IMU (惯性测量单元)等传感器输入的信号幅值往往较小,所以在进行信号处理之前必须进行信号调理放大.这里选用BU RR 2BROWM 公司的INA129小功率通用仪表放大器进行信号调理.它具有优异的精度和很宽的带宽,在增益高达100时,带宽达200k Hz ,其放大倍数G =(1+49.4)k Ω/R G ,其中R G 为可调电阻器电阻值.2.3 软件设计与控制策略2.3.1 神经网络动态逆控制方案目前,在众多的非线性控制系统设计方法中,真正能应用到飞控系统设计的只有反馈线性化方法,并且该方法在有人机上已经得到成功应用,故可以直接基于无人机的非线性模型,采用非线性控制系统设计方法进行设计,非线性动态逆控制就是一种切实可行的非线性控制系统设计方法[4].但是动态逆技术难以克服逆误差与增强鲁棒性[8],所以本文在动态逆控制方案基础上进行基于神经网络动态逆控制的飞控系统设计,控制原理如图2所示.基本思想是用神经网络逼近对象的逆模型,同时用神经网络辨识逆误差.该方案通过神经网络较好地解决了无人机精确模型无法获得的缺陷,其自适应律具有一定的鲁棒性与容错性.图2 神经网络动态逆控制原理图2.3.2 软件流程图3为系统软件总体流程,主要分为4部分:a .初始化,系统软硬件的初始化和参数预置;b .遥控遥测,接收、执行地面监测指令,同时将飞行参数和遥测数据发送回地面监测站;c .自主导航,接收、处理传感器数据,进行控制解算,自主完成导航任务;d .定时与中断处理,完成已规划好图3 系统软件总体流程的相关任务.3 在环回路仿真为进一步验证飞控系统的性能,以DSP56F807为核心,利用Simulink 所建立的无人机模型和RS232串口通信,构建硬件在环回路仿真系统.限于篇幅,在此不详细介绍无人机模型构建方法以及详细的仿真实验步骤,只给出滚转角与偏航角响应图(如图4所示).该飞控系统通过试验验证,达到了预期目的,满足了现代无人机的性能指标并实现了小体积化.基于DSP 的飞控系统具有较高的集成度、较好的实时性和高性价比,在此基础上可以很好地・652・ 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第36卷图4 滚转角与偏航角响应图实现无人机更大的机动性、更高的灵活性和更广泛的适用性.参考文献[1]古月徐,杨 忠,龚华军.基于DSP的飞行控制器的设计与半实物仿真[J].自动化技术与应用,2005, 24(2):28232.[2]Roberts J M,Corke P I,Buskey G.Low2cost flightcontrol system for a small autonomous helicopters[C]∥Proc2002Australasian Conference on Roboticsand Automation.[s.n.],2003:27229.[3]G avrlets V,Shterenberg A,Martinos I,et al.Avi2onics system for aggressive maneuvers[J].IEE Aess Systems Magazine,2001,9(2):14217.[4]赵 鹏,蒋烈辉,吴金波.基于A T91m55800的无人机飞行控制系统设计与实现[J].微计算机信息, 2005,21(4):97298.[5]刘 波.无人机非线性控制律研究和仿真[D].长沙:中南大学机电工程学院,2006.[6]范寿康,康广荃,尹 磊,等.Freescale16位DSP原理与开发技术[M].北京:机械工业出版社,2006.[7]华 容.信号分析与处理[M].北京:高等教育出版社,2004.[8]曹云峰,苏丙未,沈春林.无人机飞行控制系统先进设计技术评述[J].飞机设计,2001,12(4):10214.・752・增刊Ⅰ 何清华等:基于DSP的小型无人机飞行控制系统设计 。
基于DSP的小型无人飞艇控制系统设计
基于DSP 的小型无人飞艇控制系统设计曾磊王立峰甄静伟（北方工业大学机电学院，北京100144）摘要针对某小型无人飞艇，提出了一种以TMS320F2812DSP 芯片为核心的飞行控制系统。
为了减轻主CPU 负担，飞艇飞行姿态解算任务并不在DSP 内执行，而是交给高性能MEMS 传感器MTi 完成，这样DSP 有足够的时间来执行较为复杂的控制算法，从而使系统响应更快，控制精度更高。
给出了系统的整体方案设计和硬件选型，并简单介绍了所采用的PID 与模糊控制相结合的控制算法。
关键词：无人飞艇，DSP ，飞行控制系统AbstractThis paper designes an unmanned airship flight control system based on the DSP chip TMS320F2812,in order to re-duce the CPU burden,flight attitude calculation task is not executed in the DSP,but within the high －performance MEMS sensor MTi．Therefore,the DSP have plenty of time to perform more complex control algorithm so that the system responses more fast and precise．It introduces the hardware design and type selection as well as the PID combined with fuzzy control algorithm which is used．Keywords :unmanned airship,digital signal processor,flight control system随着计算机技术、电子技术的不断发展，机器人飞艇控制器日趋小型化并具有高精度，能够执行复杂的控制算法。
一种ARM+DSP架构的小型无人机飞行控制平台软件设计
一种ARM+DSP架构的小型无人机飞行控制平台软件设计雷金奎;赵晨;陈浩【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(000)015【摘要】为了提高小型无人机飞控计算机的处理速度和解算精度，提出了ARM+DSP的解决方案。
ARM作为主处理器负责任务管理和数据采集，DSP作为从处理器负责数据处理，两处理器通过双端口RAM进行数据交换。
本设计实现了双处理器协同工作飞控软件设计，移植了嵌入式ARM-Linux系统，完成了A/D、双端口RAM等底层驱动及应用，具有可靠性高、便于维护和功能扩展的特点。
%In order to improve the processing speed and calculation accuracyof small UAV flight control computer , ARM +DSP solution is put forward. As the main processor, ARM is responsible for the task management and data collection. DSP is responsible for data processing. Two processors exchange data through dual port RAM. This design has realized the cooperation of double CPU and flight control software, transplanted the embedded ARM-Linux system;completed the underlying drivers and application of A/D,dual port RAM and so on, with the characteristics of high reliability, easy to maintenance and function extension.【总页数】3页(P191-193)【作者】雷金奎;赵晨;陈浩【作者单位】西北工业大学第365研究所，陕西西安 710065;西北工业大学陕西西安 710072;西北工业大学陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TN99【相关文献】1.基于双DSP架构的微小型无人机飞行控制系统 [J], 谷新宇;李宗伯2.小型固定翼无人机飞行控制软件设计与开发研究 [J], 张岩3.基于SOPC的微小型无人机容错飞行控制平台设计 [J], 张小林;李海生;原丹丹4.基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计 [J], 张朋;李春涛5.一种小型旋翼无人机平台的设计及飞行验证 [J], 郭庆;宋笔锋;张炜;张怡哲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于DSP的无人机飞控系统的硬件设计
度、 航行 速度 、 姿态 ； 航行控 制信号 输 出 ， 包 含升 降舵
Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５的 飞 行 控 制 系统 。 关键词 ： 无人机 ； Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５ ； 飞 行 控 制 系统 ； Ｐ ＷＭ ； ＲＳ － ２ ３ ２
中 图分 类 号 ： Ｖ２ ４ ９ ． １
文献 标识 码 ： Ａ
０引 言
无人机常常被称作无人 驾驶飞机（ Ｕ Ａ Ｖ ） 是诸 多航
（ ３ ） 飞行控 制器 ， 实现传 感检测 、 航行 控 制 、 摄像
头云 台管控和数据回传等功 能。 飞行控制器具体功能
为： 完 成 对 无 人 机 状 态 量 的检 测 ， 包 含 航 向角 、 气 压 高
要 具备多 串 １ ５ １ 的通 信能力 ， 包适 串行通 信 １ ５、 非连续 量 接 口ｆ Ｄ Ｉ Ｏ ） 、 Ｓ Ｐ Ｉ 总线 接 １ ５、 脉 宽可调 制接 Ｅ ｌ ｆ Ｐ ＷＭ ） ，
舵机操 纵讯号 、 副翼 舵机操 纵讯号 、 发 动 机 油 门 操 纵
讯号 、 云 台操 纵 讯 号 ： 经过 Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２通 信 口与 无 线 电测
控 系统通信 ． 获状 态 信 息 回送 到 地 上 监控 系统
１系统 结 构
一
个 完 善 的 无 人 机 电 子 系 统 至 少 应 具 有 ３个 构 （ １ ） 地面监控系统 ， 主 导 指挥 和操 控 飞 机 航 行 。 （ ２ ） 无 线 电测 试 遥 控 系 统 ， 主要担任 Ｇ Ｐ Ｓ数 据 处
基于 DSP 的小型船舶直流无刷电机控制系统的设计
基于 DSP 的小型船舶直流无刷电机控制系统的设计杨立宏【摘要】随着永磁材料和控制技术的不断进步,直流无刷电机的功率越来越大,其优势包括效率比较高、使用时间长、噪声非常小、转速平稳、输出转矩大等,它在小型船舶的电力推进系统中扮演着越来越重要的角色。
目前,直流无刷电机在船舶上的工作效果不理想,阻碍其在高性能电力推进船舶中大量的普及推广。
直流无刷电机简称BLDCM,其关键问题是电机的控制策略、转矩稳定控制以及无位置传感器。
本文根据 BLDCM 的速度环和电流环的响应特点,利用传统的 PID 算法和现代模糊控制算法,设计了相应的硬件系统和软件系统,然后建立了基于 DSP 的小型船舶直流无刷电机控制装置。
实验结果显示,采用模糊 PID 算法对电机进行控制的效果更好,可以实现脉动更小的输出转矩和更大的转速,同时此系统能够在小型船舶的电力推进系统中稳定、持续地工作,能够满足实际应用的要求。
%With the progress of magnetic materials and control technology, brushless DC motor power is growing, its advantages include high efficiency, long life, noise is very small, steady speed, output torque, etc. , it is small ship electric propulsion system increasingly important role in the actor. Currently, the brushless DC motor operating performance on a ship is not ideal, hinder its propulsionin a lot of the popularization of high-performance power. Brushless DC motors referred BLDCM, the key issue is the control strategy of the motor, the torque stability control, and no position sensor. In this paper, the characteristics of loop and current loop response based BLDCM speed, using traditional PID algorithms and modern fuzzy control algorithm, designed the corresponding hardware and software systems, and theestablishment of a small ship DSP-based brushless DC motor control device. Experimental results show that the fuzzy PID algorithm to better motor control, can achieve a smaller output torque ripple and greater speed, while this system is able to stabilize the ship in a small electric propulsion systems, continuous work, to meet the requirements of practical applications.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P155-159)【关键词】船舶电力推进;DSP;模糊 PID 算法;直流无刷电机【作者】杨立宏【作者单位】中山火炬职业技术学院，广东中山 528436【正文语种】中文【中图分类】U665.11由于永磁技术的飞速发展，DSP微处理器技术有很大突破，功率器件的开关速度和容量越来越好，功率器件MOSFET以及IGBT使得无刷直流电机(BLDCM)的驱动功率越来越大、转速越来越大、输出转矩不断增大、整体性能越来越优越。
无人飞艇飞行控制系统软件设计
（3）控制算法模块
该模块根据机器学习算法得到的控制策略，进行状态轨迹规划和控制器设计， 以实现对飞艇的稳定控制。
（4）实验验证模块 该模块用于硬件平台的搭建、软件程序的调试，以及实验结果的分析和评估。
2、传感器数据处理
在传感器数据处理阶段，我们需要对传感器数据进行采集和预处理。采集过 程包括数据的获取和传输，而预处理则包括数据的清洗、滤波和特征提取。这些 处理过程可以提高数据的质量，以便于后续控制算法的训练和学习。
无人飞艇飞行控制系统软件设计基本内容随着科技的不断发展，无人飞艇作为一种新型的无人驾驶飞行器，逐渐引起 了人们的。无人飞艇具有滞空时间长、承载能力大、运行成本低等优点，因此在 军事、民用等领域具有广泛的应用前景。而无人飞艇飞行控制系统的软件部分是 实现其自主飞行的重要核心，因此本次演示将介绍如何设计和实现无人飞艇飞行 控制系统的软件部分。
三、系统测试
为了验证小型无人直升机飞行控制系统的有效性和可靠性，需要进行严格的 测试。
1、静态测试
静态测试主要对无人机的硬件设备和软件功能进行测试。硬件方面，需要检 查各传感器的精度和稳定性，以及执行器的工作状态是否正常。软件方面，需要 测试通信协议是否畅通，数据滤波效果是否达到预期等。
2、动态测试
3、机器学习算法
在无人飞艇飞行控制系统中，机器学习算法的应用是实现自主飞行的重要手 段。通过对大量传感器数据的训练和学习，我们可以得到飞艇在不同状态下的最 优控制策略。在本次演示中，我们将介绍如何使用监督学习、非监督学习和增强 学习等算法来实现这一过程。
4、控制算法设计在控制算法设 计阶段
41、实验验证
为了验证无人飞艇飞行控制系统软件设计的有效性和可靠性，我们进行了实 验验证。首先，我们搭建了相应的硬件平台，包括无人飞艇、传感器和控制器等； 然后，我们编写并调试了相应的软件程序；最后，我们对实验结果进行分析和评 估。实验结果表明，本次演示所设计的无人飞艇飞行控制系统软件可以有效地实 现飞艇的稳定控制和导航。
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电路 主要 包 括 电源 电路 、 串 口通 信 电 路 、信 号 调 理 电 路 、Ｔ Ｇ ＪＡ 调 试 电路 及 舵 机 控 制 电 路 等 。 系统 框 图如 图 １所 示 。
其 功 能部 件 与 信 号 流 向 如 表 １ ：
表 １
功能部件 ｌ 位 Ｐ＃ ６ ｆ ４ Ｐ Ｍ捕 获 ｗ １ 位 ＡＣ ２ Ｄ 数量 １ ２路 ６ 路 １ ６路 控制量输 山信号 遥控接 收机输入信 号 电源 、压 力传感器 等模拟信 号输入 说 明
ｍｏｒ ｆｓ ａ ｄ ｒ ｃｉｅ Ｉ ｎ ｒｄｕｃ ｓ ｔ ｅ ａ ｄｗａｒ ｄ ｉ ａ ｙ ｓ ｅ ｔ ｗｅｌ ａｓ ｔ ｅ ｃｏ ｂｉ ｄ ｅ ａ ｔ ｎ ｐ ｅ ｓ ｔ ｔｏ ｉ ｅ ｈ ｈ ｒ ｅ ｅｓｇｎ ｎｄ ｔ ｐｅ ｅｌｃ ｉ ａｓ ｏｎ ｌ ｈ ＰＩ Ｄ ｍ ｎｅ ｗｉ ｕ ｚ ｎ ｒ ｔ ｆ ｚ ｙ ｃｏ ｔｏｌ ｈ
随着 计 算 机 技术 、 电子 技 术 的 不 断 发 展 ， 机器 人 飞 艇 控 制 器 日趋 小 型 化 并 具 有 高 精度 ，能 够 执 行 复 杂 的 控 制 算 法 。Ｔ 公 司 ｌ ２０ ０ ０系 列 Ｄ Ｐ集 成 了功 能 强 大 的 各 种 外 围 设 备 ，并 具 有 较 高 Ｓ
ＭＥ ＭＳ惯 性 测Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ Ｔ是 ｓ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ
糊 控 制 相 结合 的控 制 算 法 。 关键 词 ： 人 飞艇 ， Ｓ ， 无 Ｄ Ｐ 飞行 控 制 系统
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒｃ
Ｔｈｓ ａｐ ｄｅ ｉ ｅ ａｎ ｎ ａ ｅ ａｒｈｉ ｌ ｈ ｃ ｎ ｒ ｓ ｓｅｍ ｂａ ｅｄ ｎ ｈｅ ｉ ｐ ｅｒ ｓｇｎ ｓ ｕ ｍ ｎｎ ｄ ｉ ｐ ｆｇ ｔ ｏ ｔｏｌ ｙ ｔ ｓ ｉ ｓ ｏ ｔ ＤＳＰ ｃ ｐ ｈｉ ＴＭ Ｓ ＯＦ ８１ ｉ ｏｒ ｒ ｔ ｒ — ３２ ２ ｎ ２． ｄｅ ｏ ｅ ｄｕ ｅ ｈ ＣＰＵ ｃ ｔ ｅ ｂｕｒ ｎ，ｉ ｔ ｔｉ ｅ ａｌ ｌｔ ｎ ａ ｋ ｓ ｄｅ ｆｇｈ ａｔｕｄ ｃ ｃｕａｉ ｔｓ ｉ ｌ ｔ ｏ ｎｏ ｅｘ ｃｕｅ ｉ ｔ ｅ ｔ ｅ ｔ ｄ ｎ ｈ ＤＳＰ， ｔ ｔ ｎ ｈ ｈｇｈ－ｐ ｆ ｍ ａ ｅ ｂｕ ｗｉ ｔ ｅ ｉ ｈｉ ｅｒ ｏｒ ｎｃ Ｍ ＥＭＳ
ｓ ｎ ｏ ｉ ｈ ｒｆ ｒ ， ｅ Ｄ Ｐ ｈ ｖ ｌｎｙ ｏ ｉ ｏ ｐ ｒ ｒ ｅ ｓ ｒ ＭＴ ． ｅ ｅ ｏ ｅｔ Ｓ ａ ｅ ｐ ｅ ｔ ｆｔ Ｔ ｈ ｍｅ ｔ ｅ ｆ ｍ ｍｏ ｅ ｃ ｍｐｅ ｏ ｔ ｌａｇ ｒ ｈ Ｓ ｈ ｔ ｔｅ ｓ ｓｅ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｏ ｒ ｏ ｌ ｃ ｎｒ ｌｏ ｉ ｍ Ｏ ｔ ａ ｈ ｙ ｔ ｍ ｅ ｐ ｎ ｅ ｘ ｏ ｔ
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基 于 Ｄ Ｐ的 小 型无 人 飞 艇 控 制 系统 设 计 Ｓ
基于 Ｄ Ｓ Ｐ的小型无人飞艇控制系统设计
曾 磊 王立峰 甄静伟 （ 北方工业大学机电学院， 北京 １０４ ） ０ １４
摘 要
针 对 某 小型 无 人 飞艇 ， 出 了一种 以 Ｔ ３ ０ ２ １ Ｄ Ｐ芯 片为 核 心 的 飞行 控 制 系统 。 为 了减 轻 主 Ｃ Ｕ 负担 ， 提 ＭＳ ２ Ｆ ８ ２ Ｓ Ｐ 飞艇 飞
据 处 理 及 控 制 子 系 统 、 服 驱 动 子 系统 。 据 采 集 系 统 测 量 飞艇 伺 数
Ｕｆ Ａ
ＳＡ ＲＭ ＦＬ Ｈ ＡＳ
４ 路
１ Ｋ× １ ｂ ８ ６ １８ ２ Ｋ×１ ｂ ６
ＧＳ Ｐ 、惯 性传感器 、数字 电台输 入信号
当 前所 处 位 置 信 息 ， 取 地 面 站 电台 信 息 ， 对 当前 飞行 状 态 进 获 并 行 姿态 解 算 ， 这些 信 号 送 给 数 据 处 理 及 控 制 子 系 统 ， 制 子 系统 控 根 据 飞 艇 当前 状 态 计 算 出 Ｐ ＷＭ 控 制 信 号 送 到 伺 服 驱 动 子 系 统 ， 服 驱 动 子 系统 根 据 得 到 的 控 制 信 号 驱 动 舵 机 动 作 ， 整 飞 伺 调
行 姿 态 解算 任 务 并 不 在 Ｄ Ｐ 内执 行 ， Ｓ 而是 交给 高性 能 ＭＥ ＭＳ传 感 器 ＭＴ 完 成 ， 样 Ｄ Ｐ有 足 够 的 时 间 来执 行 较 为复 杂 的 ｉ 这 Ｓ 控 制 算 法 ， 而使 系统响 应 更 快 ， 制 精 度 更 高 。 出了 系统 的 整 体 方 案设 计 和 硬 件 选 型 ， 简 单介 绍 了所 采 用 的 ＰＤ 与模 从 控 给 并 Ｉ
艇 飞行 姿 态 与 飞 行 线 路 。 １２ 系 统 功 能 ＿ １ 遥 控 飞行 。 过 遥 控 器直 接 控 制 飞 艇 完 成相 应 控 制 任 务 ， ） 通
本 文 选用 美 国 Ｔ 公 司 生 产 的 Ｔ ３ ０ ２ １ Ｉ Ｍ￥ ２ Ｆ ８ ２作 为 系 统 主控
芯片 。
ａｇｏ ｉ ｍ ｌ ｒ ｈ ｗｈｉｈ ｓ ｕｓ ｄ． ｔ ｃ ｉ ｅ
Ｋｅ ｗｏｒｓ： ｍ ａ ｎｅ ａｒ ｉ ｄｉ ｔ ｌ ｉ ｌ ｒ ｃ ｓ ｒｆｇ ｔ ｏｎｒ ｌ ｙｓｅ ｙ ｄ ｕｎ ｎ ｄ ｉ ｐ， ｇｉ ｓｇｎａ ｐ ｏ ｅｓ ｏ ，ｉｈ ｃ ｔｏ ｓ ｔ ｍ ｓｈ ａ ｌ
的 可靠 性 和 运 算 速 度 ，专 用 的 ＣＣ Ｓ集 成 开 发 环 境 十 分 方 便 ， 为
机 器人 飞艇 控 制 器 的 设计 奠定 了坚 实 基 础 。
１ 系统 概 述
１１ 系 统 结 构 ．
整 个 飞 控 系 统 从 功 能 上分 三个 子 系统 ： 据 采 集 子 系 统 、 数 数