聚豐項目 > 雙旋末制導炮彈執行機構位置檢測
說起制導武器并不陌生，但很多人首先想到的都是各種導彈，本項目所涉及的是一種雙旋制導炮彈，炮彈與導彈的區別在于有沒有主動的動力系統，同時在體積，制導方式，效費比方面具有很大的差異。最近幾年小口徑制導炮彈逐漸成為制導武器研究的熱點，某雙旋制導炮彈（彈頭與彈體反向旋轉為系統提供電能，同時也是執行機構）就屬于其中一種。該炮彈屬于末制導炮彈，在姿態調整階段，需要實時檢測執行機構的角位移信息，作為控制算法的反饋量，確保姿態調整穩定準確。首先想到精確檢測角度信息的方案是用陀螺儀或者編碼器，檢測執行機構（等效于單軸方向）的角度，角速度信息。但是MEMS陀螺儀根本不能承受炮彈剛發射出去的重力加速度，在炮彈發射瞬間內部結構就會被破壞，目前比較先進的MEMS陀螺儀最大能夠承受10000g的重力加速度，但是價格非常昂貴，不滿足于一顆炮彈的效費比。而編碼器不滿足整個控制倉的體積要求。（本項目采用IDT——ZMID5201套件）
吳恙
吳恙
團隊成員
馬江峰 學生
楊媛 教授
苗誠昊 學生
吳米雪 學生
安濤 高工
主控采用STM32系列芯片，內部集成浮點運算單元FPU，數字信號處理方面增加了DSP指令集，在解算四類信號的時候用到部分功能。
控制輸出電路主要實現電平轉換與隔離的作用，輸出PWM給執行機構。
RS232串口電路，用于單軸轉臺上主控與上位機進行通信，查看姿態數據與控制數據。
ADC采集接口，用于采集IDT傳感器輸出信號，壓電尋地信號與導引頭信號。
存儲電路與供電電路，由于采集四類信號數據量比較龐大，所以需要對數據進行分扇區存儲。
在調試階段需要對控制板輸入指令，但在雙軸轉臺上，由于彈體旋轉的緣故，接線不方便所以采用無線通信，來發送指令。
未公開電路：北斗接收機電路，壓電尋地電路和峰值保持電路（相關文章已被宇航學報錄用，如需參考可去知網下載）。
壓電尋地電路，用于炮彈在飛行過程中檢測大地方向，以此作為基準輸出控制信號。
峰值保持電路，在處理導引頭信號時，探測器探測到的激光脈沖信號頻率比較高，需要對探測器響應信號做脈寬處理。以便準確求出目標姿態角。
北斗接收機電路，用于實時檢測炮彈飛行過程中在地心坐標系中的速度與加速度信息。由此解算炮彈的實時姿態角。
硬件模塊電氣連接如下圖：
特別需要說明的是執行機構與彈翼固連，執行機構旋轉不同的角度值并且停留時間進行控制能夠產生不同的控制力（升力與阻力），達到調整姿態的目的。IDT傳感器（理論檢測范圍為0-360度）用于檢測執行機構的旋轉角度作為反饋信號給控制系統，確保執行機構能夠旋轉準確的某一角度值。
由于此項目未結題，軟件部分暫不公開，僅提供控制框圖如下。
調試與演示結果
1.可行性驗證
對于傳感器套間的應用，首先查看了手冊，依據手冊進行線性化配置。配置完成后，在單軸轉臺另執行機構旋轉兩周，測量IDT角度傳感器與陀螺儀Z軸（檢測角速度）的原始數據進行分析，從示波器圖片可以看到IDT角度傳感器在執行機構旋轉兩周所輸出的角度信息線性度和重復性很好，比起陀螺儀的原始數據擾動小太多。采用其用于檢測角位移是可行的。
單軸轉臺
旋轉一周360°輸出電壓范圍0.2v到4.7v，在主控采集的時候需要電阻分壓然后再進行AD采集。
2.控制結果
簡易平臺
電氣連接
傳感與炮彈Z軸通過聯軸器連接
上電初始化平臺
單通道控制結果
視頻：
最后需要改進的地方：由于炮彈控制倉所處環境比較復雜，此方案在抗電磁干擾方面表現還有待提高，在第二版設計中需要重新畫板并考慮電磁干擾問題。
小毛毛頭： 好厲害的樣子
回復
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