基于STM32的多舵机分布式控制系统
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由舵 机控 制 ， 通过 舵 机 的 角度 调 整 来 实 现 控 制无 人
２ 多级 控制 系统 硬件 介 绍
为了提高无人机的抗干扰能力和提高系统的稳
定性和降低系统的功耗 ， 所 以系统要求机载设备的
功耗尽 可能低 、 体 积小 、 重 量轻 ， 因此系统设 计 以
Ｓ ＴＭ３ ２为 控 制 核 心 ， 该 系 统 主 要 由 ＭＣ Ｕ 控 制 单
图 １ 分 布 式 控 制 多 舵 机 载 无 人机 上 的 应 用
同的角度并且保持角度的需求 。例如 ： 机器人要想 完成一个动作需要有多个关节以不同的角度共 同配 合来完成 ， 固定翼无人机 的左右翼舵机需要左翼舵 机向下转动角度同时右翼舵机 向上转动角度来配合 实现无人机飞行 的向左 方向的调整 ， 同时尾翼舵机 的上下角度调整也可 以改变无人机飞行上行或下行 的姿态的控制等 ， 而无人机发动机油 门的大小可以
１ 无人 机上 分布 式舵 机介 绍
无人 机 飞行 姿态 的控 制 。
本文就是 以固定翼无人机为背景介绍 Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ 芯片对串行总线智能舵机采用分布式控制的方法来
固定翼无人 机上有多个分 布式舵 机和主控芯 片。基 于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ 的多舵机分布式控制 系统框架如 图１ 所示 ， 整个控制系统有 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ 、 多个舵机构成 。
级， 在无 人 机 的飞行 控 制 系 统 中往 往 采 用 分 布 式 结
元、 串口通信 Ｔ Ｘ 、 Ｒ Ｘ ， 三个舵机、 电源模块等。
２ ． １ 舵 机 的 简介和控 制
舵机主要是 由外 壳、 小 型电机 、 反馈编码 等构 成。本系统采用舵机的型号为 Ｓ Ｃ Ｓ １ ５与 ＭＣ Ｕ采用 异步串行总线通讯方式 ， 理论最多可 以通过 串 口连 接２ ５ ３ 个舵机 。Ｓ Ｃ Ｓ １ ５ 具有较高的分辨率为 ０ ． １ ９ 。 ， 伺服控制模式 下转动范 围为 ０ —２ ０ ０ 。 。具备位 置、
１ ０ ５ Ｃ ８的多舵 机 分 布 式 控 制 系 统 ， 以大 型 固定 翼 无
以统一控制也可以单独独立控制 。本系统 中装备有
３ 个舵机 ， 分别用来控制油 门、 尾翼和左右翼 。每一
作者简 介 ： 徐利娜 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 女， 讲师 ， 主要 从事信 息处理技 术
专业研究 。
— —
个舵机有一个不 同的 Ｉ Ｄ 。首先把多件装在相应 的
油门 、 尾翼和左右翼的位置上 ， 观察无人机的实际情
基于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的 多舵 机 分 布 式 控 制 系 统
徐 利 娜 吴 志 卿
（ １ ． 北 华航天工 业学院 电子与控制工程学院 ， ２ ． 廊 坊供 电公 司； 河北 廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ０ ）
摘
要： 本文介绍一种基于 串行 总线 的智 能舵 机控制 系统 ， 系统 以 Ｓ ＴＭ３ ２作 为控 制芯片 ， 控制 信号通 过 串行 总线
＇ — —
２ ０ １ ７年 ６月
北华航天工业学 院学 报
第 ２ ７卷
况， 通 过读 取反 馈编 码获 取每 个舵 机 的调 节范 围 ， 如 油 门的实 际可调 节 范 围为 ７ ５ ０—９ ５ ０ ， 左 右 翼 舵 机 的
后发 布执 行 指令 ， 多级 执行 动作 ， 动作 执 行完 毕后 继 续读 取舵 机 的反馈 编码 看 多级 是 否 达 到 指令 角 度 ， 如果 已经 转 到指定 角度 则 继 续 执 行 单 片 机 指令 ， 如 果 没有转 到 指定 角度 则执行 角 度修 正指 令 。
温度 、 速度 、 电压反 馈等 功 能 。 每个 舵 机 可 以设 置 为 不 同的地 址 ， 多个 舵 机 可
构控制 ， 用Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２同时控制多个 舵机配合实 现对
基 金项 目：廊坊市科学技术项 目（ ２ ０ １ ６ ０ １ １ ０ ８ ４ ） 收稿 日期 ：２ ０ １ ６ —１ ０—１ ８
机飞行速度的实现。同步指令执行可以满足各个不 同位置的舵机 同时执行一个动作 。例 如 ： 根据需要 在不 同的检测点放置传感器 ， 一旦有危险信号发 出， 可以令危险检测点的舵机同时执行动作进行保护。 在无人机 系统 中， 采用 Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２是控 制多舵机 重要的执行机构 ， 舵机是控制无人机飞行 的速度 、 高 度、 方 向的重要执行机构 。为便 于系统 的扩展和升
式通讯接 口产生 ， 具有结构 简单 、 信号稳定和实时 陛强 等特 点。 关键词 ： 串行总线 ， 舵机， Ｓ ＴＭ３ ２ ， 分布式
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ ６ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３～７ ９ ３ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ —０ ０ ０ ７ —０ ２
第２ ７ 卷第 ３ 期
２ ０ １ ７年 ６月
Fra Baidu bibliotek
北华 航天工业学院学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｓ ｏ ａ ｅ
Ｖｏ １ ． ２ ７ ＮＯ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ７
３ 结 语
可调范围为 ： ５ ５ ０ — １ ０ ５ ０ ， 尾翼多级的可调节范围为 ：
６ ０ ０— １ ２ ００。
２． ２ 舵机 控 制软 件设 计
多 舵 机 分 布 式 控 制 系 统 的 核 心 是 舵 机 控 制 器
本文 介 绍 了一 种 基于 意法 半导体 芯 片 Ｓ ＴＭ３ ２ Ｆ
地 面 站系 统 ｌ无 线 传 输
实现对无人机飞行速度、 高度 、 方向等姿态控制的。
串行总线智能舵机 Ｓ Ｃ Ｓ １ ５两种控制模式 ： 同步
执行指令和异步执行指令 。异步执行指令可 以满足
一
个场合需要设置多个舵机 ， 各个舵机需要各 自 不
圜 圜 无 线 传 输 国圈回 无 人 机
２ 多级 控制 系统 硬件 介 绍
为了提高无人机的抗干扰能力和提高系统的稳
定性和降低系统的功耗 ， 所 以系统要求机载设备的
功耗尽 可能低 、 体 积小 、 重 量轻 ， 因此系统设 计 以
Ｓ ＴＭ３ ２为 控 制 核 心 ， 该 系 统 主 要 由 ＭＣ Ｕ 控 制 单
图 １ 分 布 式 控 制 多 舵 机 载 无 人机 上 的 应 用
同的角度并且保持角度的需求 。例如 ： 机器人要想 完成一个动作需要有多个关节以不同的角度共 同配 合来完成 ， 固定翼无人机 的左右翼舵机需要左翼舵 机向下转动角度同时右翼舵机 向上转动角度来配合 实现无人机飞行 的向左 方向的调整 ， 同时尾翼舵机 的上下角度调整也可 以改变无人机飞行上行或下行 的姿态的控制等 ， 而无人机发动机油 门的大小可以
１ 无人 机上 分布 式舵 机介 绍
无人 机 飞行 姿态 的控 制 。
本文就是 以固定翼无人机为背景介绍 Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ 芯片对串行总线智能舵机采用分布式控制的方法来
固定翼无人 机上有多个分 布式舵 机和主控芯 片。基 于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ 的多舵机分布式控制 系统框架如 图１ 所示 ， 整个控制系统有 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ 、 多个舵机构成 。
级， 在无 人 机 的飞行 控 制 系 统 中往 往 采 用 分 布 式 结
元、 串口通信 Ｔ Ｘ 、 Ｒ Ｘ ， 三个舵机、 电源模块等。
２ ． １ 舵 机 的 简介和控 制
舵机主要是 由外 壳、 小 型电机 、 反馈编码 等构 成。本系统采用舵机的型号为 Ｓ Ｃ Ｓ １ ５与 ＭＣ Ｕ采用 异步串行总线通讯方式 ， 理论最多可 以通过 串 口连 接２ ５ ３ 个舵机 。Ｓ Ｃ Ｓ １ ５ 具有较高的分辨率为 ０ ． １ ９ 。 ， 伺服控制模式 下转动范 围为 ０ —２ ０ ０ 。 。具备位 置、
１ ０ ５ Ｃ ８的多舵 机 分 布 式 控 制 系 统 ， 以大 型 固定 翼 无
以统一控制也可以单独独立控制 。本系统 中装备有
３ 个舵机 ， 分别用来控制油 门、 尾翼和左右翼 。每一
作者简 介 ： 徐利娜 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 女， 讲师 ， 主要 从事信 息处理技 术
专业研究 。
— —
个舵机有一个不 同的 Ｉ Ｄ 。首先把多件装在相应 的
油门 、 尾翼和左右翼的位置上 ， 观察无人机的实际情
基于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的 多舵 机 分 布 式 控 制 系 统
徐 利 娜 吴 志 卿
（ １ ． 北 华航天工 业学院 电子与控制工程学院 ， ２ ． 廊 坊供 电公 司； 河北 廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ０ ）
摘
要： 本文介绍一种基于 串行 总线 的智 能舵 机控制 系统 ， 系统 以 Ｓ ＴＭ３ ２作 为控 制芯片 ， 控制 信号通 过 串行 总线
＇ — —
２ ０ １ ７年 ６月
北华航天工业学 院学 报
第 ２ ７卷
况， 通 过读 取反 馈编 码获 取每 个舵 机 的调 节范 围 ， 如 油 门的实 际可调 节 范 围为 ７ ５ ０—９ ５ ０ ， 左 右 翼 舵 机 的
后发 布执 行 指令 ， 多级 执行 动作 ， 动作 执 行完 毕后 继 续读 取舵 机 的反馈 编码 看 多级 是 否 达 到 指令 角 度 ， 如果 已经 转 到指定 角度 则 继 续 执 行 单 片 机 指令 ， 如 果 没有转 到 指定 角度 则执行 角 度修 正指 令 。
温度 、 速度 、 电压反 馈等 功 能 。 每个 舵 机 可 以设 置 为 不 同的地 址 ， 多个 舵 机 可
构控制 ， 用Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２同时控制多个 舵机配合实 现对
基 金项 目：廊坊市科学技术项 目（ ２ ０ １ ６ ０ １ １ ０ ８ ４ ） 收稿 日期 ：２ ０ １ ６ —１ ０—１ ８
机飞行速度的实现。同步指令执行可以满足各个不 同位置的舵机 同时执行一个动作 。例 如 ： 根据需要 在不 同的检测点放置传感器 ， 一旦有危险信号发 出， 可以令危险检测点的舵机同时执行动作进行保护。 在无人机 系统 中， 采用 Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２是控 制多舵机 重要的执行机构 ， 舵机是控制无人机飞行 的速度 、 高 度、 方 向的重要执行机构 。为便 于系统 的扩展和升
式通讯接 口产生 ， 具有结构 简单 、 信号稳定和实时 陛强 等特 点。 关键词 ： 串行总线 ， 舵机， Ｓ ＴＭ３ ２ ， 分布式
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ １ ６ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３～７ ９ ３ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ —０ ０ ０ ７ —０ ２
第２ ７ 卷第 ３ 期
２ ０ １ ７年 ６月
Fra Baidu bibliotek
北华 航天工业学院学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｎｏ ｒ ｔ ｈ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａｅ ｒ ｏ ｓ ｏ ａ ｅ
Ｖｏ １ ． ２ ７ ＮＯ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ７
３ 结 语
可调范围为 ： ５ ５ ０ — １ ０ ５ ０ ， 尾翼多级的可调节范围为 ：
６ ０ ０— １ ２ ００。
２． ２ 舵机 控 制软 件设 计
多 舵 机 分 布 式 控 制 系 统 的 核 心 是 舵 机 控 制 器
本文 介 绍 了一 种 基于 意法 半导体 芯 片 Ｓ ＴＭ３ ２ Ｆ
地 面 站系 统 ｌ无 线 传 输
实现对无人机飞行速度、 高度 、 方向等姿态控制的。
串行总线智能舵机 Ｓ Ｃ Ｓ １ ５两种控制模式 ： 同步
执行指令和异步执行指令 。异步执行指令可 以满足
一
个场合需要设置多个舵机 ， 各个舵机需要各 自 不
圜 圜 无 线 传 输 国圈回 无 人 机