飞机仿真器地平仪数字控制系统设计与实现

摘要

飞机仿真器的研究有助于提高飞行员的训练水平和效率，并且可以降低飞行员训练的成本，而仿真器中各种仪表系统是飞行员模拟实际飞行的重要环节，本文对某型飞机仿真器地平仪控制系统进行了设计研究，提出了系统构成方案，设计了控制系统硬件和软件，实现了地平仪控制系统。文章分为三个部分： 首先，对地平仪仪表的构成及工作原理进行了分析，根据地平仪控制系统性能要求，选用步进电机作为动力驱动元件，采用混合式多圈绝对式编码器作为位置检测元件，并对仪表系统负荷计算，给出了飞机仿真器地平仪控制系统的实施方案。 其次，采用模块化的设计方法，按照地平仪控制系统功能要求，将控制系统的硬件电路划分成主控制，串口通信，步进电机驱动，编码器解码，开关量控制和零位调整等六个模块；以高性能DSP芯片TMS320F2407为核心，选用串口通信MAX232芯片、M415高性能细分型驱动器等器件，设计完成了地平仪控制系统硬件设计。 最后，采用基于面向对象的设计语言VC++进行编程，在面向对象设计方法的指导下，完成了仪表控制计算机软件设计；采用高效的汇编语言完成了DSP控制系统的主程序、串口通讯子程序、零位调整子程序、仪表自检归零子程序，步进电机控制子程序以及编码器读取子程序的设计。 系统的试验验证结果表明，本文设计的飞机仿真器地平仪系统能够完成仪表自检、指针归零、准确指示等功能，具有低速无跳动、高速无抖动、高速噪音小、积累误差小等优点，系统工作稳定、可靠，本文所选用的实施方案成本低实用性强。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1飞机仿真器仿真仪表研究背景和意义

1.2飞机仿真器仿真仪表

1.2.1飞机仿真器仪表控制系统

1.2.2仿真技术及其应用

1.3基于面向对象仿真

1.3.1面向对象方法

1.3.2面向对象仿真

1.4面向对象仿真在飞行器仿真中的应用

1.4.1通用仿真类库设计与开发

1.4.2发动机仿真

1.4.3科学计算

1.4.4飞行器系统仿真

1.4.5控制系统仿真

1.5论文的主要工作

第2章飞机仿真器地平仪控制系统方案设计

2.1飞机仿真器地平仪工作原理

2.1.1飞机仿真器地平仪组成

2.1.2飞机仿真器地平仪工作原理

2.2飞机仿真器地平仪控制系统构成方案

2.3飞机仿真器地平仪负载计算

2.4驱动单元选择

2.4.1步进电机

2.4.2步进电机分类

2.4.3步进电机选取

2.4.4检测元件的选取

2.5控制单元实现方案

2.6本章小结

第3章地平仪控制系统硬件设计

3.1 DSP控制器

3.2 DSP芯片的特点和功能分析

3.2.1 DSP芯片的特点

3.2.2面向电机控制的DSP芯片

3.3串口通信电路

3.3.1串口通信原理

3.3.2串口通信电路

3.4步进电机驱动电路

3.4.1步进电机动原理

3.4.2 M415步进电机驱动器

3.5光电编码器解码电路

3.5.1光电编码器

3.5.2 AEI-001-2048光电编码器硬件连接

3.6开关量控制电路

3.7零位存储电路

3.8本章小结

第4章地平仪控制系统软件设计

4.1引言

4.2仪表控制计算机控制软件设计

4.2.1数据分析处理

4.2.2 MSComm控件

4.2.3数据发送的格式

4.3控制系统软件设计

4.3.1主程序设计

4.3.2串口通信子程序设计

4.3.3零位调整子程序设计

4.3.4仪表自检归零子程序设计

4.3.5步进电机控制子程序设计

4.3.6编码器数码读取子程序设计

4.4本章小节

第5章地平仪控制系统试验结果

5.1引言

5.2电气控制部分安装调试

5.2.1驱动电路调试

5.2.2编码器电路调试

5.2.3通信模块的调试

5.2.4串行EEPROMAT24C01的调试

5.3地平仪控制系统联调

5.3.1零位调整

5.3.2系统联调

5.4地平仪控制系统试验结果

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢