电液伺服机构与CAN总线接口设计

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  • 1前言

      在新型导弹制导和控制系统中采用总线式的数据传输方案,是解决现行的导弹飞行控制系统中,通过点对点直接连接的电缆网传输模拟信号造成的结构复杂、可靠性低、系统的电磁兼容性与抗毁伤能力等诸多弊病的一个较好的途径。电液伺服机构是导弹控制系统中重要的组成部分。它的性能往往严重影响到导弹的控制精度,甚至决定飞行的成败。在总线式导弹控制系统中,导弹电液伺服机构将作为总线上的一个节点挂接在总线上,因此必须设计一个将总线与电液伺服机构连接起来的接口。导弹总线式控制系统结构如图1所示。

    导弹总线式控制系统结构图

      在导弹飞行中,惯性敏感元件获得导弹的飞行参数后,送到弹上计算机,经过计算机运算后形成控制指令,指令被送到导弹的电液伺服机构,通过导弹电液伺服机构的作动筒的动作来控制导弹的飞行弹道。

      1.1 CAN总线

      CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络。CAN总线是一种多主站局部网络,能够有效支持分布式控制系统或实时控制系统的通信功能;它采用双线串行通信方式工作。微处理器可通过CAN控制器挂到CAN总线上,它具有较强的检错功能以及优先权和仲裁功能,可在高噪声环境中使用,其传输速率可高达1Mb/s。

      1.2 PC/104

      PC/104是工业嵌入式PC的机械电气标准。它的制定,为嵌入式应用提供了标准的系统平台。PC/104总线与PC/AT总线(ISA)完全兼容。它符合IEEE-P996标准,所有信号电平与TTL兼容。PC/104模块一般提供6mA的总线驱动能力,可驱动15个低功耗的TTL负载。与普通的工业控制机相比,PC/104总线具有如下特点:

      ① PC/104模块与PC机软、硬件完全兼容,可以利用现有的较丰富和成熟的硬件、软件开发工具及方法、设计知识等资源,开发周期短,成本低。

      ② PC/104模块体积小,功耗低,无需散热,可层叠,具有系统级的性能,芯片级的大小。

      ③ 模块之间采用独特的纵向层叠或侧向接插的结合方式,模块层叠后四角还有支柱和螺钉固定,可靠性高,配置灵活方便,便于故障的排除和修理。

      ④ 外围模块齐全,用户可以选择各种不同的功能模块,设计满足不同需要的专用系统。

      ⑤ 工作温度范围宽,一般在0-70度。

      ⑥ 大多数模块采用单+5V电源,降低了系统对电源的要求。

      2 接口硬件设计

      根据实际系统的要求,本接口的功能主要是:实现与弹上计算机的通信,在控制系统中作为一个终端接收弹上计算机传来的指令和数据,进行控制算法的运算及执行D/A、A/D转换,并将伺服机构的运动信息和状态数据传输给弹上计算机。

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