舵机远距离数字控制毕业论文参考.doc

舵机远距离数字控制摘要舵机电液伺服调节器是舵机操纵系统的机电转换与控制装置。它控制舵机操纵船舶根据输入舵角改变航向或在船舶偏离既定方向时自动调节舵角使船舶回到原来的航行方向。该调节器主要由伺服阀、伺服活塞、差动缸、力矩马达、放大器、传感器等组成是集机械技术、自动控制技术、传感检测技术、电子技术等为一体的机-电-液一体化产品。从提升系统的性能和扩展能力的角度出发采用了基于ARM嵌入式微处理器的舵机控制系统。控制系统主要分为CAN通信单元、舵机驱动单元、A/D采样单元和中断保护单元四个部分。论文的主要研究工作如下：首先分析了舵机控制系统的设计要求制定了以ARM微处理器为核心的设计方案。根据水下航行器对于通信的速率及可靠性的要求自动驾驶仪和各节点间的通信采用CANBus现场总线。其次论文重点阐述了舵机控制系统的软硬件设计原理主要包括以ARM7嵌入式微处理器为核心的各控制模块的设计。论文对于器件的选型、各单元电路的设计、控制原理以及控制算法都进行了详尽的说明。并在软件设计的基础上设计了基于PC的系统测试平台在力矩模拟负载器上进行了系统的测试实验使舵机系统的性能得到了很好的验证。论文的创新点在于将ARM嵌入式微处理器作为舵机的控制核心结构简单、可靠易行。相对于传统舵机该系统采用全数字式控制方式极大地提高了系统的实时性能及抗干扰性。关键词：船舶舵机ARM、CAN总线自主水下航行器目录1绪论42系统相关技术分析52.1核心控制器件的选择52.2辅助器件的选择62.3角度传感器的选择62.4显示器件的选择62.5电动机驱动模块的选择62.6小结73系统硬件电路设计83.1电源的设计83.2LCD液晶显示电路设计83.3驱动电路设计94系统软件设计104.1整体流程图设计104.2整体程序设计论证114.2.1角度检测程序：114.2.2LCD1602液晶显示程序124.2.3串口通信程序165实现相关技术305.1ARM2148的简介及运用领域305.2单片机的简介及运用326总结34致谢信35参考文献36附录程序清单和专利申请书37第一章绪论1.1引言21世纪是海洋的世纪海洋是人类生存和发展的重要领域是人类向海洋进军的世纪。目前世界各国面临的不仅是保卫自己的海域更为重要的是如何开发和利用海洋资源、为本国经济建设服务的问题。现代世界自主水下航行器的发展日新月异、千姿百态世界各国都取得了长足的发展。水下航行器的研究需要运用到机械学、动力学、电子学、控制学水声学、流体学、通讯学等多种学科知识是一种非常复杂的多门类学科技术。1.2水下航行器的概述水下航行器是一种航行于水下的航行体包括载人水下航行器和无人水下航行器它能够完成水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等任务。在海洋开发日益重要的现在水下航行器越来越得到了各个国家的重视无论是在民用还是在军用上都扮演着重要的角色。无人水下航行器(UUV—UnmannedUnderwaterVehicle)它是指用于水下侦察、遥控猎雷和作战等可以回收的小型水下自航载体是一种以潜艇或水面舰船为支援平台可长时间在水下自主远程航行的无人智能小型武器装备平台。UUV将在未来水下信息战中扮演重要角色利用UUV可以进行探测网探潜、水下战场情报准备、水下战场预设、战场监视分析、战场感知传播、水下水声对抗等。网络中心战所需的大量水下信息如海底地貌、海洋气象、地质、水文、磁场、声学特性以及交战双方舰船的目标特性水雷布设情况等都可以通过UUV来获得。1.3基于ARM的舵机控制系统概述舵机控制系统是自主水下航行器中重要的执行机构它的性能好坏直接决定着航行器的实时操舵性能。因此舵机控制系统也随着航行器的不断发展取得了长足的进步。由传统的模拟控制到基于专用PWM的开关控制再到基于嵌入式系统的数字控制舵机的实时性能也在不断的提高。1.3.1ARM简介ARM（AdvancedRISCMachines）是英国的一家微处理器企业。ARM公司有多种ARM微处理器应用于不同的嵌入式系统中。我来解释下ARM（AdvancedRISCMachines）的意思我想这也是你想知道的。ARM（AdvancedRISCMachines）为高级精简指令集制造公司其中RISC为计算机体系中的精简指令集系统（与之对应的是CISC为复杂指令集）。ARM处理器本身是32位设计但也配备16位指令集。一般来讲存储器比等价32位代码节省达35％然而保留了32位系统的所有优势。ARM的Java技术使Java加速得到比基于软件