基于DSP技术的运载火箭伺服机构数字控制器设计与实现

摘要

数字伺服控制器是运载火箭控制系统重要组成部分，是实现火箭综合电子总线网络的关键终端之一。其主要任务是与液压作动器组成伺服控制系统，通过总线接受火箭控制计算机解算的实时位置指令，经PID控制运算和电路功率放大后输出驱动电液伺服阀动作，控制高压液流作动缸直线运动，进而推摆发动机喷管运动到指定位置，实现运载火箭姿态和稳定控制。本论文主要论述了数字式伺服控制器的研究和设计，包括伺服控制和总线终端两种功能。 为满足伺服控制器作为1553B总线远程智能终端的要求，采用TI公司TMS320F2812数字信号处理器（DSP）芯片作为运算单元。硬件设计中，依据功能划分了电源模块、总线控制模块和数据采集模块分别进行设计。利用AD7862芯片和MUX开关共扩展了22路模拟采集通道，通过AD390芯片和电流并联负反馈放大电路输出控制电流驱动液压控制元件。总线通讯采用DDC公司BU-65170芯片实现1553B总线数据接受和发送。软件部分设计，采用C语言在CCS2.0集成开发环境完成伺服控制和1553B总线通讯功能开发调试。实现了1ms一次伺服控制运算能力和总线智能响应功能，伺服控制器具有系统自检、复位等功能，满足控制功能各项要求。另外，本文还讨论伺服控制器机内自检测（BIT）设计部分内容。 数字式带总线功能伺服控制器比较模拟控制，具有适应性强、模块化设计以及具有一定智能等优点，是火箭伺服控制设计的发展方向。本文研究的电液伺服控制回路控制器设计方法为国内火箭伺服控制器设计提供了可参考的方案。