CN113933019B - 三轴转动机构角度采集及无线传输系统 - Google Patents
三轴转动机构角度采集及无线传输系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113933019B CN113933019B CN202111191072.5A CN202111191072A CN113933019B CN 113933019 B CN113933019 B CN 113933019B CN 202111191072 A CN202111191072 A CN 202111191072A CN 113933019 B CN113933019 B CN 113933019B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- embedded controller
- angle
- data
- radio station
- incremental encoder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 18
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- ZVKAMDSUUSMZES-NZQWGLPYSA-N OS II Natural products CC(=O)N[C@H]1[C@H](OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CO)O[C@H](CO)[C@H](O[C@H]2O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]2O)[C@@H]1O[C@@H]3O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]3O ZVKAMDSUUSMZES-NZQWGLPYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
本发明提供一种三轴转动机构角度采集及无线传输系统，包括多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台，多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台分别安装于三轴转动机构上，多组增量式编码器分别与嵌入式控制器电信号连接，嵌入式控制器和无线电台电信号连接，所述的嵌入式控制器运行μC/OS‑II实时操作系统，其实时解算多组增量式编码器分别采集的俯仰角、滚转角、偏航角的角度信号，并通过嵌入式控制器的角度信号输出端输出，无线电台通过无线电方式传输角度信号到飞行控制计算机。本系统获得的数据准确率高、稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及属于风洞虚拟飞行试验领域，具体涉及一种三轴转动机构角度采集及无线传输系统。
背景技术
风洞虚拟飞行试验需要转动机构支撑飞机模型，可选用球铰或三轴转动机构。球铰由于结构限制无法安装编码器，故无法测量旋转角度。三轴转动机构可安装编码器，并可通过编码器测量俯仰、滚转、偏航三轴角度。但如果将编码器线缆直接接入飞机模型内部飞行控制计算机，在试验过程中，编码器线缆会影响飞机模型转动。故需要一种角度采集及无线传输系统，将编码器线缆接到角度采集及无线传输系统。
发明内容
基于以上不足之处，本发明的目的是提供一种三轴转动机构角度采集及无线传输系统，该系统的嵌入式控制器可把编码器时序信号解析成角度数据，并通过无线电台以自定义的通讯协议发送到飞机模型内部飞行控制计算机。
本发明所采用的技术方案如下：一种三轴转动机构角度采集及无线传输系统，包括多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台，多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台分别安装于三轴转动机构上，多组增量式编码器分别与嵌入式控制器电信号连接，嵌入式控制器和无线电台电信号连接，所述的嵌入式控制器运行μC/OS-II实时操作系统，其实时解算多组增量式编码器分别采集的俯仰角、滚转角、偏航角的角度信号，并通过嵌入式控制器的角度信号输出端输出，无线电台通过无线电方式传输角度信号到飞行控制计算机。
进一步的，所述的嵌入式控制器采用STM32F407型号。
本发明的优点及有益效果：本发明电磁干扰小，可移植性强，安装、调试、维护方便。通过试验验证，本系统获得的数据准确率高、稳定性好。
附图说明
图1为三轴转动机构角度采集及无线传输系统结构图；其中1、增量式编码器，2、增量式编码器信号输入端，3、嵌入式控制器，4、角度信号输出端，5、无线电台。
具体实施方式
下面结合说明书附图举例对本发明作进一步说明：
实施例1
根据图1所示，一种三轴转动机构角度采集及无线传输系统，包括多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台，多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台分别安装于三轴转动机构上，多组增量式编码器分别与嵌入式控制器电信号连接，嵌入式控制器和无线电台电信号连接，所述的嵌入式控制器运行μC/OS-II实时操作系统，其实时解算多组增量式编码器分别采集的俯仰角、滚转角、偏航角的角度信号，并通过嵌入式控制器的角度信号输出端输出，无线电台通过无线电方式传输角度信号到飞行控制计算机。
试验中飞机模型受到气动力矩作用，带动三轴转动机构绕飞机模型质心旋转，安装于三轴转动机上的增量式编码器采集角度飞机模型俯仰角、滚转角、偏航角的角度位置。把三轴转动机构与飞机模型装配，增量式编码器A、B相分别接入增量式编码器信号输入端，无线电台接入角度信号输出端，给增量式编码器、嵌入式控制器及无线电台供电，此时三轴转动机构角度采集及无线传输系统正常工作。角度数据会通过无线电台传送至飞行控制计算机。飞行控制计算机上位机会显示飞机模型俯仰角、滚转角及偏航角，由于选用的编码器为增量式，编码器上电后即为0°点，故需在飞行控制计算机上位机清零操作。通过倾斜仪分别测得飞机模型俯仰角及滚转角为0°，在飞行控制计算机上位机软件清零俯仰角及滚转角，通过激光仪测得飞机模型偏航角为0°，在飞行控制计算机上位机软件清零偏航角。此时可以正常试验，三轴转动机构角度无线采集传输系统可实时传输飞机模型角度到飞行控制计算机。
嵌入式控制器采用STM32F407型号，是基于Cortex-M4内核的高性能微处理器，最高主频168MHz，配备I2C、SPI、USART、TIM、FSMC、ADC/DAC、I/O、以太网等外设，可以以此为基础设计控制系统。软件技术平台为μC/OS-II实时操作系统(RTOS)，该操作系统为计算机的嵌入式应用设计，是一个可裁剪的、抢占式、实时多任务内核，具有高度可移植性，特别适合于微处理器和控制器。
实施例2
增量式编码器的A、B相接入到STM32F407嵌入式控制器PA0、PA1引脚，增量式编码器地接入到STM32F407嵌入式控制器GND。首先设置控制器PA0、PA1引脚为编码器模式，根据两个输入信号的跳变顺序，产生计数脉冲和方向信号。编码器每旋转一圈发送500个脉冲，控制器采用上升沿和下降沿同时计数的方式，即编码器每旋转一圈控制器可采集500×4＝2000个脉冲，故角度分辨率为360÷2000＝0.18°。由于有三个编码器，且工作模式相同，另两个编码器的A、B相分别接入到STM32F407嵌入式控制器PA6、PA7引脚和PD12、PD13引脚，地接入到STM32F407嵌入式控制器GND，并设置控制器为相同工作模式。即可分别得到飞机模型俯仰、滚转及偏航角度。
无线电台接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)分别接入到STM32F407嵌入式控制器PD5、PD6引脚，把无线电台地接入到STM32F407嵌入式控制器GND。设置控制器PD5、PD6引脚为单工通信模式，并设置起始位、数据位、校验位、停止位、波特率。定义串口通信数据包括数据包头A55A、数据位数、俯仰角32位float型、滚转角32位float型、偏航角32位float型、CRC16校验。无线电台通过433Mhz数据频率传输给飞行控制计算机，飞行控制计算机通过无线电台接收通信数据，并解析出俯仰角、滚转角、偏航角等数据，并在飞行控制计算机上位机软件显示。
STM32F407嵌入式控制器运行两个任务，一个是编码器角度数据采集任务，一个是数据无线传输任务。基于μC/OS-II实时操作系统的程序可以实现多任务并发工作，当编码器角度数据采集任务正在执行的时候，如果它释放了CPU控制权，先对编码器角度数据采集任务进行现场保护，然后从任务就绪表中查找其他就绪任务(即数据无线传输任务)去执行，等到编码器角度数据采集任务的等待时间到了，它可能重新获得CPU控制权，这个时候恢复数据无线传输任务的现场，从而继续执行编码器角度数据采集任务。并发使得各个任务轮流占用CPU控制权，以满足系统的实时性要求。
Claims (1)
1.一种三轴转动机构角度采集及无线传输系统，包括多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台，其特征在于：所述的嵌入式控制器采用STM32F407型号；多组增量式编码器、嵌入式控制器和无线电台分别安装于三轴转动机构上，多组增量式编码器分别与嵌入式控制器电信号连接，嵌入式控制器和无线电台电信号连接，所述的嵌入式控制器运行μC/OS-II实时操作系统，其实时解算多组增量式编码器分别采集的俯仰角、滚转角、偏航角的角度信号，并通过嵌入式控制器的角度信号输出端输出，无线电台通过无线电方式传输角度信号到飞行控制计算机，
嵌入式控制器运行两个任务，一个是增量式编码器角度数据采集任务，另外一个是数据无线传输任务，基于μC/OS-II实时操作系统的程序实现多任务并发工作，当编码器角度数据采集任务正在执行的时候，如果它释放了CPU控制权，先对增量式编码器角度数据采集任务进行现场保护，然后从任务就绪表中查找数据无线传输任务去执行，等到增量式编码器角度数据采集任务的等待时间到了，它可能重新获得CPU控制权，这个时候恢复数据无线传输任务的现场，从而继续执行增量式编码器角度数据采集任务，并发使得各个任务轮流占用CPU控制权，以满足系统的实时性要求，
第一增量式编码器的A、B相接入到嵌入式控制器的PA0、PA1引脚，增量式编码器地接入到嵌入式控制器GND，首先设置控制器PA0、PA1引脚为编码器模式，根据两个输入信号的跳变顺序，产生计数脉冲和方向信号，增量式编码器每旋转一圈发送500个脉冲，嵌入式控制器采用上升沿和下降沿同时计数的方式，即增量式编码器每旋转一圈嵌入式控制器采集500×4=2000个脉冲，故角度分辨率为360÷2000=0.18°，由于有三个编码器，且工作模式相同，第二编码器的A、B相接入到嵌入式控制器的PA6、PA7引脚，第三编码器的A、B相接入到嵌入式控制器的PD12、PD13引脚，地接入到嵌入式控制器GND，并设置控制器为相同工作模式，即分别得到飞机模型俯仰、滚转及偏航角度；
无线电台接收数据输入和发送数据输出分别接入到嵌入式控制器的PD5、PD6引脚，把无线电台地接入到嵌入式控制器GND，设置嵌入式控制器的PD5、PD6引脚为单工通信模式，并设置起始位、数据位、校验位、停止位和波特率，定义串口通信数据包括数据包头A55A、数据位数、俯仰角32位float型、滚转角32位float型、偏航角32位float型、CRC16校验；无线电台通过433Mhz数据频率传输给飞行控制计算机，飞行控制计算机通过无线电台接收通信数据，并解析出俯仰角、滚转角、偏航角数据，并在飞行控制计算机上位机软件显示。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111191072.5A CN113933019B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 三轴转动机构角度采集及无线传输系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111191072.5A CN113933019B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 三轴转动机构角度采集及无线传输系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113933019A CN113933019A (zh) | 2022-01-14 |
| CN113933019B true CN113933019B (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=79279082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111191072.5A Active CN113933019B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 三轴转动机构角度采集及无线传输系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113933019B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104536461A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 大连华锐重工集团股份有限公司 | 风电偏航控制器用磁编码器 |
| CN106628247A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-10 | 大连理工大学 | 一种无线三自由度直升机实验平台 |
| CN110884673A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-17 | 江苏师范大学 | 一种嵌入式无人机遥感图像智能采集系统 |
| CN111829751A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-10-27 | 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 | 风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法 |
| CN113252286A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-08-13 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种飞行器复合控制风洞半实物仿真试验系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030212937A1 (en) * | 2002-05-07 | 2003-11-13 | Marc Todd | System and method for exposing state based logic signals within an electronics system over an existing network conduit |
| DE102011012601A1 (de) * | 2011-02-28 | 2012-08-30 | Airbus Operations Gmbh | Kraftmesssystem, Verfahren zum Erfassen von Kräften und Momenten an einem rotierenden Körper und Windkanal mit einem darin angeordneten und zumindest einen Propeller aufweisenden Modell mit einem Kraftmesssystem |
| US10476567B2 (en) * | 2018-04-06 | 2019-11-12 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Power control for new radio uplink single-user multiple-input-multiple- output communication |
-
2021
- 2021-10-13 CN CN202111191072.5A patent/CN113933019B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104536461A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 大连华锐重工集团股份有限公司 | 风电偏航控制器用磁编码器 |
| CN106628247A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-05-10 | 大连理工大学 | 一种无线三自由度直升机实验平台 |
| CN110884673A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-17 | 江苏师范大学 | 一种嵌入式无人机遥感图像智能采集系统 |
| CN111829751A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-10-27 | 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 | 风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法 |
| CN113252286A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-08-13 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 一种飞行器复合控制风洞半实物仿真试验系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113933019A (zh) | 2022-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104155538B (zh) | 一种小卫星天线综合试验测试系统 | |
| CN103057712B (zh) | 微小型飞行机器人集成飞行控制系统 | |
| CN114577433B (zh) | 一种风洞虚拟飞行试验天平气动力采集处理系统 | |
| CN208255724U (zh) | 一种高精度二维转台控制系统 | |
| CN102945024B (zh) | 风洞连续变角度运动测力数据采集系统及其采集方法 | |
| CN101899970B (zh) | 垂直钻井工具的工作参数测试系统及其工作参数测试方法 | |
| CN106904272A (zh) | 一种尾翼可摆动的扑翼机器人飞行控制装置及方法 | |
| CN113933019B (zh) | 三轴转动机构角度采集及无线传输系统 | |
| CN106628247A (zh) | 一种无线三自由度直升机实验平台 | |
| CN110488857A (zh) | 一种太阳能的四旋翼无人飞行器的控制系统 | |
| CN106672272A (zh) | 一种带柔性结构航天器的挠性参数在轨辨识地面测试系统 | |
| CN106919179A (zh) | 一种四旋翼飞行器控制系统及控制方法 | |
| CN111829751A (zh) | 风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统及方法 | |
| CN101881971B (zh) | 微型无人旋翼飞行器的飞行状态控制方法及装置 | |
| CN212980569U (zh) | 一种用于直升机旋翼飞行力学建模的试验系统 | |
| CN104501836B (zh) | 一种用于飞参数据标校的无线装置 | |
| CN208021768U (zh) | 一种桥梁表面检测无人机 | |
| CN207420937U (zh) | 一种轴流式风机叶片嵌入式无线测振装置 | |
| CN209640684U (zh) | 实验平台 | |
| CN203759544U (zh) | 一种基于嵌入式的四旋翼自主飞行器 | |
| CN111580052B (zh) | 一种用于fod探测雷达联调测试的模拟云台系统及装置 | |
| CN204881845U (zh) | 一种基于stm的多通道风电机组振动数据采集系统 | |
| CN212275202U (zh) | 风洞虚拟飞行试验的飞行控制系统 | |
| CN207396997U (zh) | 一种三自由度直升机半实物仿真系统 | |
| CN109760851B (zh) | 一种四旋翼测试调节支架 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |