專利名稱：一種調距槳can總線螺距調節控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種螺距調節裝置，特別涉及基于CAN總線通信的推進器螺距調節裝置。
背景技術：
本發明以使用螺距調節技術的推進器為依托，推進器在漿葉旋轉一周的過程中， 通過漿葉螺距角的周期性變化，不僅產生與槳軸平行的軸向推力，也能在側向產生推力。通過螺旋槳葉片螺距角的周期性變化，產生六個方向的推力。螺距角的周期性變化可以通過改變搖擺斜盤的角度，即控制與搖擺斜盤相連的三路液壓缸的位移來實現。工程上經常采用CAN總線，RS485總線等進行遠距離數據傳輸，目前應用十分廣泛的CAN總線其直接通信距離最遠可達10km，最高通信速率可達1Mbps，且擁有國際通用的通信協議。

發明內容
本發明的目的在于提供一種可以使螺旋槳在旋轉一周的過程中周期性的改變螺距角，從而使推進器產生期望的推力的調距槳CAN總線螺距調節控制器。本發明的目的是這樣實現的上位機與主控單片機通過串口連接，主控單片機與從控單片機之間通過CAN總線的方式進行信號的傳輸，控單片機通過D/A轉換芯片連接到電液伺服閥上，從控單片機還與與光柵尺相連、接收光柵尺的反饋信號，所述反饋信號與單片機的控制信號在從控單片機內部計算出偏差量的信號實現對電液伺服閥的控制；所述對電液伺服閥的控制是通過控制流量及方向來控制液壓缸的伸長量，最終實現了螺距調節并形成了閉環。本發明還有這樣一些特點1、所述主控制芯片采用XC858CA，從控制芯片采用XE164FM。2、主控芯片和從控芯片中都集成了 MultiCAN模塊，CAN模塊中的CAN控制器與收發器相連，并連接到CAN總線上，CAN總線使用雙絞線作為傳輸媒介，主控芯片的CAN節點與兩個從控芯片的CAN節點進行通信。本發明設計的系統通過CAN總線進行遠距離的信號傳輸，通過改變輸出電流大小控制液壓缸的伸長量，并且通過位移傳感器進行位置反饋調節來保證系統的控制精度。本發明設計中主站控制信號通過CAN總線通信方式傳輸來實現對從站兩個推進器的控制。這主要是因為傳輸距離遠，干擾較大。利用了 CAN總線傳輸速度快，傳輸距離遠， 通用性強，抗干擾能力出眾等優點，保證信號傳輸的準確性和可靠性。本發明的特點主要體現在1、采用英飛凌單片機作為控制芯片，主控制芯片采用XC858CA，從控制芯片采用 XE164FM，片內資源豐富，充分利用了其上的捕捉單元和CAN模塊，并且其對惡劣環境的適應能力比較強。
2、對于數據的遠距離通信，采用CAN總線標準，主控芯片和從控芯片中都集成了 MultiCAN模塊，CAN模塊中的CAN控制器與收發器相連，并連接到CAN總線上，CAN總線使用雙絞線作為傳輸媒介，主控芯片的CAN節點通過此種方式與兩個從控芯片的CAN節點進行通信。3、利用位移傳感器構成了位置反饋閉環系統，提高了系統的控制精度及響應速度。在本發明中，使用光柵尺作為位移傳感器，光柵尺具有較高的精度，當液壓缸的伸長量發生變化時，光柵尺輸出的電壓信號以一定的形式發生變化，通過從控芯片的捕獲/比較模塊可以捕獲電壓信號，經過處理后形成位移反饋信號，從而構成位置反饋閉環系統。本發明中的控制信號傳輸距離遠，抗干擾能力強等特點。還通過位移傳感器進行了位置反饋控制，提高了系統的控制精度以及反應速度。因而本設計的研究對推進裝置的改進以及相關的控制器的設計有一定的實用價值。


圖1推進器螺距調節系統原理圖；圖2推進器螺距調節系統結構圖；圖3數據轉換工作時序圖；圖4數模轉換模塊電路原理圖；圖5RS-232模塊電路原理圖；圖6CAN通信模塊原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明如下結合圖1，上位機通過串口與主控芯片Ul進行通信，用來傳輸控制信號。其中主控芯片Ul為英飛凌XC858CA單片機，從控制單片機U4、U6為英飛凌XE164FM單片機，CAN 驅動端U2及接收端U3、TO采用TLE6250G芯片，D/A轉換芯片使用DAC0832LCN進行D/A轉換。D/A轉換后產生的模擬電壓信號用來控制電液伺服閥，通過控制其流量及方向來控制液壓缸的伸長量。使用光柵尺作為位移傳感器來進行位置反饋。結合圖2，其中系統由主控制單元1產生控制指令，通過CAN總線傳輸方式控制兩個控制單元2和3的推進器(分別安裝于潛器的前端和后端，傳輸距離較遠)。由于兩個推進器工作原理及控制方式相同，以一個推進器為例來設計。給出了推進器部分的驅動控制結構。主控制單元1發出的控制指令通過CAN總線方式傳輸到控制單元2，在從控制單元中進行一定的處理后形成控制信號傳給驅動裝置，控制電液伺服閥的開口和流量實現對液壓缸的位置控制來實現了螺距調節。在此過程中利用線位移傳感器對液壓缸的伸長量進行反饋控制，反饋信號傳入從控制單元，實現了閉環控制。結合圖3，單片機復位后巧和尿云為高電平，數據轉換工作時，先將巧片選信號置 0，低電平有效；再將_ (寫信號)端置0，低電平有效；只有當兩個信號同時有效時，數據轉換單元工作。在_ (寫信號)置低之前先向數據總線送入數據，i云(寫信號)置低保持住一段時間tw。當_上升沿來臨時，再延時一段tCH時間將巧置高，這時DAC轉換完成。結合圖4，IOUTl接AD0P07CP的負極輸入端，I0UT2接地。VREF接5v電源，用于
4對數模轉換器提供電壓。RBF接AD0P07CP的輸出端，其輸出的數據接另一 AD0P07CP的負極輸入端，此輸出通過與兩個20k的電阻相連接入數模轉換器的電壓輸入端。VREF(8腳) 外接參考電源，VDD(20腳)外接工作電源，CS(1腳)為片選信號，低電平有效，與單片機的 P0. 1相連；WRO腳)為寫信號端，低電平有效，與單片機的P0. 2相連；CS和WR共同用于控制，只有當兩個信號同時有效時，才能選中本芯片工作。在處于工作狀態時，送入數據，啟動 D/A轉換；轉換后產生電壓范圍為-5v到+5v。結合圖5，圖中的R)(D(串行接收)和T)(D(串行發送)用于與單片機串口相連，在本系統中單片機的兩個串口都需要進行信號傳輸。VCC(16腳)接電源電壓，與VDW2腳) 串聯C6電解電容，VDD端接正極；Cl+ (1腳)和Cl- (3腳)串聯C5電解電容，Cl+端接正極； C2+G腳)和C2-(5腳)串聯C4電解電容，C2+端接正極；GND(15腳)和VEE^腳)串聯 C8電解電容，GND端接正極；圖中5針串口只用了與計算機相連的串行接口的3個引角，其中2引腳為串行發送，接MAX232的14引角，3引腳為串行接收，接MAX232的13引角，5引角接地，其余的引腳懸空，這樣就完成了 RS-232串行通訊端口的設計。結合圖6，本發明選用TLE6250G芯片作為CAN收發器來設計數據通信單元，主控制單元XC858CA單片機的CAN模塊與收發器TLE6250G相連，兩個從控制單元XE164FM單片機也同樣與收發器TLE6250G相連，三個收發器均通過CANH和CANL連接到CAN總線上，CAN 總線選擇雙絞線的形式，匹配電阻選擇120歐姆。
權利要求
1.一種調距槳CAN總線螺距調節控制器，其特征是上位機與主控單片機通過串口連接，主控單片機與從控單片機之間通過CAN總線的方式進行信號的傳輸，控單片機通過D/A 轉換芯片連接到電液伺服閥上，從控單片機還與與光柵尺相連、接收光柵尺的反饋信號，所述反饋信號與單片機的控制信號在從控單片機內部計算出偏差量的信號實現對電液伺服閥的控制；所述對電液伺服閥的控制是通過控制流量及方向來控制液壓缸的伸長量，最終實現了螺距調節并形成了閉環。
2.根據權利要求1所述的一種調距槳CAN總線螺距調節控制器，其特征是所述主控制芯片采用XC858CA，從控制芯片采用XE164FM。
3.根據權利要求1或2所述的一種調距槳CAN總線螺距調節控制器，其特征是主控芯片和從控芯片中都集成了 MultiCAN模塊，CAN模塊中的CAN控制器與收發器相連，并連接到CAN總線上，CAN總線使用雙絞線作為傳輸媒介，主控芯片的CAN節點與兩個從控芯片的CAN節點進行通信。
全文摘要
本發明提供的是一種調距槳CAN總線螺距調節控制器。上位機與主控單片機通過串口連接，主控單片機與從控單片機之間通過CAN總線的方式進行信號的傳輸，控單片機通過D/A轉換芯片連接到電液伺服閥上，從控單片機還與與光柵尺相連、接收光柵尺的反饋信號，所述反饋信號與單片機的控制信號在從控單片機內部計算出偏差量的信號實現對電液伺服閥的控制；所述對電液伺服閥的控制是通過控制流量及方向來控制液壓缸的伸長量，最終實現了螺距調節并形成了閉環。本發明中的控制信號傳輸距離遠，抗干擾能力強。通過位移傳感器進行了位置反饋控制，提高了系統的控制精度以及反應速度。本發明對推進裝置的改進以及相關的控制器的設計有一定的實用價值。
文檔編號G05B19/418GK102253666SQ201110096169
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年1月10日
發明者劉勝, 宋穎慧, 李冰, 杜春洋, 程垠鐘 申請人:哈爾濱工程大學