滑翔靶机飞行控制计算机的设计与实现

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靶机作为一种航空靶标,是空军和防空部队训练的必要装备,在导弹发展过程中也发挥着重要作用。靶机过高的成本会限制其应用,以致降低部队的训练效果。为解决这一问题,空军某部提出新型低成本靶机的设计要求,本文负责设计此型靶机的飞行控制计算机。  本文首先对靶机的功能和结构特点进行分析,初步研究飞行控制基本原理,给出飞行控制计算机应满足的设计要求,并提出总体设计方案。飞行控制系统以飞行控制计算机为核心,配合GPS接收机、垂直陀螺仪和舵机等器件构成典型的控制系统,并以数字电台作为靶机与地面站之间的通信设备。本文提出以DSP和FPGA相结合设计飞行控制计算机。飞行控制计算机以DSP作为数据处理中心,实现复杂的控制算法和系统监控功能,以 FPGA作为信息采集和指令输出模块的中心,完成工作量大重复度高的底层时序控制。  本文基于DSP设计飞行控制计算机的应用程序实现靶机的功能。编写底层驱动程序,实现系统配置和对AD、DA和串行通信端口的读写功能。依据靶机工作特点设计系统主程序,将主程序分为数据装订和飞行状态两个模块,飞行状态模块实现展开机翼、驱动尾翼调整靶机姿态,控制靶机按预定航迹平稳飞行等功能。本文靶机特性进行分析,得出靶机的气动特性和尾翼的控制效率,建立靶机的数学模型,采用PID控制方法设计控制律,并通过仿真得到合理的控制参数。对靶机进行全面测试,解决存在的问题,系统性能得到提高。  经测试,本文所设计的飞行控制计算机能够很好地满足靶机的功能要求。
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