三余度飞行控制计算机FlexRay节点通信设计

飞行控制计算机是飞行控制系统的核心组成部分,为进一步提高中小型无人机的安全可靠性,采用了软、硬件结合的三余度管理技术。首先采用模块化的设计思想,设计了系统三余度飞行控制计算机的硬件架构,包括串口、开关量、模拟量、CAN和FlexRay总线以及外扩SRAM等硬件资源;然后设计余度管理策略,该部分提出了软件表决和硬件仲裁两级余度管理思想;此外,为克服传统CAN总线负载量和通信速率等方面的不足,引入了FlexRay总线通信技术,并详细分析了总线通信数据流,设计了基于FlexRay的总线通信机制;最后进行半物理仿真实验,验证FlexRay总线通信功能,验证结果表明设计方案合理可行。设计的三余度飞行控制计算机硬件集成性高且易扩展升级,FlexRay总线通信功能也满足设计需求,具有很高的应用价值。     

一种FlexRay总线通讯测试系统设计

FlexRay总线作为一种高速、灵活、可靠的串行通信总线,已逐渐成为汽车网络的主流。为了验证该总线技术在航天技术应用上的可行性,设计了一个基于TMS570LS3137安全控制器和PXI8517集成测试板卡的FlexRay总线网络测试系统。从硬件设计、平台搭建、协议规范、节点设计、网络定义等方面介绍了测试系统的设计方案,实现了网络中各个节点之间的同步和数据收发,最终实现了FlexRay网络之间的通信。试验结果表明了FlexRay网络通信系统的可行性和可靠性,并以其高速和强冗余特点成功应用于国家863项目机电作动系统研制项目中。     

基于三级队列缓存的FlexRay网络监控平台

FlexRay以其实时性、灵活性、高带宽的优势,被称为“下一代车载网络”;然而其协议相对复杂,网络组网调试过程较困难。目前的辅助调试工具如CANoe不能进一步分析网络性能,在应用上具有局限性。针对上述问题,提出了一种同时对多个数据采集与存储的解决方案,并以FPGA为核心设计了FlexRay网络监控平台,利用SPI和USB总线设计了通信协议,在数据缓存方面设计了三级队列缓存方案。本平台实现了通信数据监测功能,可以获取结点CPU中寄存器状态、记录数据帧到达时间,进而分析网络运行及故障状态,同时解决了大量数据缓存溢出的问题。经过测试表明：系统能够稳定运行,适用于快速、优化地设计FlexRay网络。     

基于FlexRay总线飞行控制计算机串行接口单元设计与研究

根据样例无人机飞行控制计算机对串行接口单元的接口资源和内部通信能力的需求,研究并完成了基于FlexRay总线串行接口单元的硬件设计和软件开发,同时从时间调度、总线余度和非冗余数据传输三方面设计了FlexRay总线的通信协议和余度管理机制。串行接口单元采用FPGA为处理器,通过串行接口实现了外部设备与飞行控制计算机的实时通信,并按照FlexRay总线的通信协议,实现了串行接口单元和CPU单元间信息的可靠传输,总线负载小于20%。测试结果验证了设计的正确性和实用性,符合设计指标,可满足样例无人飞行控制计算机串行数据通信需求。     

四轮独立驱动无人车运动控制研究

四轮独立驱动转向的底盘相较于传统的非独立转向底盘响应速度和灵活性更高,更契合未来无人车的发展方向。通过分析车辆底盘的转向方式以及对应的运动规律,研究了不同转向方案下车辆的运动学状态方程模型,并在此模型的基础上建立了跟踪控制的控制目标和系统约束,设计了基于模型预测控制的转向控制算法,并搭建了Simulink-Carsim联合仿真实验模型。通过仿真实验验证了该控制器能够在不同的转向方案下快速稳定地跟踪期望轨迹,充分发挥了四轮独立驱动转向无人车底盘的转向性能,为后续进一步研究四轮独立驱动无人车的控制打下了基础。     

基于Ackermann模型的全轮转向电动汽车的随动跟踪控制策略研究

本文提出了一种新型的基于Ackermann模型的全轮转向电动汽车的随动跟踪控制系统,该随动跟踪控制的思想是：当四轮中出现有车轮运动受阻使得车轮转向和驱动的转速徒降,此时其它的车轮将不执行整车控制系统的运动指令,转而去跟随受阻车轮的运动状态,直到受阻车轮脱离困境后,四个车轮再各自执行整车控制系统的运动指令。该控制系统是由转向控制、驱动控制和CAN总线网络系统组成的复杂的电气系统。该控制系统的优势在于：不仅能实现四轮独立转向四轮独立驱动控制的功能,而且在不平路面上车轮失步情况下,各轮转向角能自动随动同步协调,有效地防止磨胎现象。实验结果表明,该动力随动控制系统控制实时同步性好,响应速度快,能使四个轮子在转向和差速过程中达到和机械连接一样的刚度要求。     

水下航行器网络控制系统仿真

传统控制系统的设计方法中忽略了通信网络中的时延和数据包丢失等问题,仅通过传统方法设计的控制器来降低其对控制系统产生的不利影响,严重影响了系统的稳定性。对于水下航行器等对系统性能要求较高的水下控制平台,突破传统使其在网络环境下能够稳定运行显得尤为重要。在此背景下,提出了网络控制系统的设计方案,以水下航行器为控制平台,进行系统建模,设计反馈控制器,使用MATLAB仿真工具TrueTime,研究分析了网络体系结构下时延和丢包对传统控制系统动静态性能的影响。仿真结果表明该设计方法优化了系统性能,为系统在发生网络诱导时延和数据包丢失时能够稳定运行,提供了可靠的参考依据。该设计结果具有普适性,也可以用于导弹、坦克等航行器。     

PSM��ѹ��Դ��������ϵͳ����

介绍了HL-2A装置上用于二级加热系统的PSM高压脉冲电源的反馈控制系统.该电源控制系统以DSP+FPGA作为控制核心,输出112路驱动脉冲,以此来控制112个IGBT的通断,包括了驱动、通信、计算、反馈等部分,使电源系统输出稳定高压.设计了远程通信系统,其中基于VB的上位机与控制系统之间采用CAN总线技术来实现电源系统的相关参数设定及传输.DSP与FPGA实现了计算、反馈等功能.完成了相关的代码编写与系统测试.实验测试结果表明,该控制系统实现了高压电源的稳定输出,满足了实验的需求.     

液压驱动四足机器人控制系统开发

针对液压驱动四足机器人的结构特点和自动化运动需求,设计基于CAN总线通信的分层式控制系统,分为远程监控层、规划控制层和执行控制层三层,并按照控制系统总体设计方案进行硬件系统和软件系统开发;该控制系统应用基于WINDOWS的PC机和基于ARM开发的触摸操控板进行远程监测和控制,采用基于QNX的PCI/104单板机对机器人的运动进行规划,选用DSP作为执行机构处理器,从而构建了一个具有工作性能稳定、实时响应快、结构紧凑等特点的控制系统平台;软件系统采用模块化设计的思想进行开发,提高了控制系统的扩展性;最后,通过对液压缸运动的控制实验,验证了该控制系统的稳定性和可靠性。     

PSM高压电源反馈控制系统研制

介绍了HL-2A装置上用于二级加热系统的PSM高压脉冲电源的反馈控制系统。该电源控制系统以DSP+FPGA作为控制核心,输出112路驱动脉冲,以此来控制112个IGBT的通断,包括了驱动、通信、计算、反馈等部分,使电源系统输出稳定高压。设计了远程通信系统,其中基于VB的上位机与控制系统之间采用CAN总线技术来实现电源系统的相关参数设定及传输。DSP与FPGA实现了计算、反馈等功能。完成了相关的代码编写与系统测试。实验测试结果表明,该控制系统实现了高压电源的稳定输出,满足了实验的需求。