固定翼飛機(jī)豎直飛行控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
·讀取遙控信號(hào):這個(gè)遙控信號(hào)見(jiàn)圖5右上角,是9個(gè)脈沖組成的脈沖串,每20ms一串,讀取的方法如下,由TPM捕捉到脈沖的上升沿進(jìn)入模定時(shí)器捕捉中斷程序后,先看是不是脈沖串里的第一個(gè),若是就把定時(shí)器清零,然后把捕捉值存入數(shù)組,這樣9次后,數(shù)組里就由低到高地存下了每個(gè)脈沖發(fā)生的時(shí)間,用減法一算,各脈沖寬度就出來(lái)了。為防止出錯(cuò),附加了脈沖數(shù)錯(cuò)誤預(yù)防,就是對(duì)脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),如果在一個(gè)脈沖串里讀到了多于9個(gè)脈沖就意味著有干擾了,需要盡快把所有脈寬按中間值1.5ms處理。這樣雖然和遙控器發(fā)出的指令不一樣,但減少了出大問(wèn)題的機(jī)會(huì)。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/161120.htm
·8ms定時(shí)中斷:系統(tǒng)有一個(gè)模定時(shí)器18ms中斷程序,因?yàn)檎5拿}沖串9個(gè)脈沖不會(huì)超過(guò)18ms,所以可以讓定時(shí)器在第一個(gè)脈沖開(kāi)始時(shí)計(jì)數(shù),計(jì)到18ms就認(rèn)為一個(gè)脈沖串結(jié)束,把脈沖數(shù)計(jì)數(shù)器清零。模定時(shí)器捕捉中斷程序里看到這個(gè)計(jì)數(shù)器被清零了就知道下一個(gè)脈沖串開(kāi)始了。這個(gè)中斷還為PID的定時(shí)運(yùn)算提供時(shí)間標(biāo)志,每進(jìn)入一次中斷就把標(biāo)志置位,主程序讀到標(biāo)志被置位就進(jìn)行PID運(yùn)算,這樣就保證了PID運(yùn)算的周期是固定的。
·1.67ms中斷程序和A/D中斷程序:為了讀取MMA7260QT輸出的數(shù)據(jù)需要用A/D讀值,這里每1.6667ms進(jìn)入中斷一次設(shè)定A/D通道,讀完三個(gè)通道用時(shí)5ms,在兩個(gè)脈沖串的標(biāo)準(zhǔn)間隔20ms內(nèi)可以各讀4次,用滑動(dòng)平均值算法后可以濾除干擾。
主程序介紹
雖然傳感器都是水平放置的,但因?yàn)闇囟入妷旱鹊牟煌?,三個(gè)軸的輸出和計(jì)算的輸出是不一樣的,會(huì)有少許偏差,為了解決這個(gè)問(wèn)題,在上電后先對(duì)三個(gè)軸的值連續(xù)讀64次后平均,把這個(gè)平均值作為飛機(jī)要穩(wěn)定的目標(biāo)值,這樣飛機(jī)就基本穩(wěn)定了。
提到穩(wěn)定,PID功不可沒(méi),主程序里的PID有兩處要提一下。一是因?yàn)閭鞲衅鞯姆€(wěn)定性問(wèn)題和飛機(jī)的抖動(dòng),A/D輸出值差2、3個(gè)數(shù)是很正常的,所以在主程序里要判斷一下,如果誤差值在3以內(nèi),則不進(jìn)行PID運(yùn)算,這樣就減少了舵機(jī)無(wú)謂的抖動(dòng);二是因?yàn)轱w機(jī)的前后左右重量不一致,所以在飛機(jī)前傾后仰左右擺動(dòng)時(shí)要用不同的P值計(jì)算。
主程序每20ms更新一次數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)就是前后左右上下的控制脈沖的寬度。這個(gè)數(shù)據(jù)是把模定時(shí)器捕捉中斷程序里捕捉到的數(shù)直接拿來(lái)用還是要拿PID運(yùn)算的數(shù)據(jù)來(lái)用?這由一個(gè)脈寬(決定此時(shí)飛機(jī)是否要豎直飛行的脈寬)決定,這里用到的是第7個(gè)脈沖的脈寬,也就是遙控器的第7通道,這個(gè)參數(shù)被命名為Helen,當(dāng)Helen >1500(1.5ms)時(shí)就是操縱者要豎直飛行,要把PID運(yùn)算的數(shù)據(jù)輸出;當(dāng)Helen 1500時(shí)就是正常飛行,直接把模定時(shí)器捕捉中斷程序里捕捉到的數(shù)輸出就可以了。
要得到各個(gè)脈沖寬度,只要把從低到高的每個(gè)脈沖發(fā)生的時(shí)間做減法就可以了,這個(gè)減法運(yùn)算也是在主程序里完成的。減法完成后還要對(duì)脈沖寬度進(jìn)行出錯(cuò)處理,要檢查一下,小于1ms的按1ms算,大于2ms的按2ms算,處理完了就可以調(diào)用發(fā)送中斷發(fā)送給輔助MCU了。調(diào)用方式是把數(shù)組排列好,把發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器清零,打開(kāi)發(fā)送中斷允許位,這時(shí)發(fā)送緩沖區(qū)是空的,發(fā)送中斷一允許,它就立刻進(jìn)中斷開(kāi)始發(fā)送。
串口發(fā)送中斷程序:程序進(jìn)入本中斷后首先把發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器指示的數(shù)送到發(fā)送緩沖區(qū)去發(fā)送,如發(fā)送完了就把發(fā)送中斷允許位清零,以防止正在發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送完后再次進(jìn)入中斷;如沒(méi)發(fā)送完就直接退出,等待下次中斷。
輔助MCU程序流程圖見(jiàn)圖6。
串口接收中斷:輔助MCU程序的關(guān)鍵在串口接收中斷,接收到的數(shù)要存入指定的數(shù)組,這個(gè)容易實(shí)現(xiàn),而把引導(dǎo)頭找出來(lái)就不那么容易了,因?yàn)樽鳛橐龑?dǎo)頭的0xAA、0x55也有可能是數(shù)據(jù),只有連起來(lái)的才是引導(dǎo)頭,判斷方法詳見(jiàn)圖6。
因?yàn)楸綧CU只有兩個(gè)定時(shí)器,但需要控制三路脈沖,所以有兩路脈沖用定時(shí)器的PWM功能實(shí)現(xiàn),另外一路需要用軟件模擬,本文選用的方法是用一個(gè)20ms的中斷,進(jìn)入中斷后把I/O口置位,然后在主程序里循環(huán)判斷定時(shí)器的值,當(dāng)定時(shí)器的值大于要送的脈沖值時(shí)把I/O復(fù)位。
評(píng)論