STM32高速旋转弹体转速和位置测量系统研究(2)
时间:2018-09-26 11:38 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
旋转弹是陆军装备中最为主要的火力之一。高速旋转弹依靠旋转来保持稳定，也依靠旋转来保持其射向的精度[ ]。随着智能弹药技术的发展，旋转弹在性能上有了很大的提高，在体积上和重量上也缩小了很多。在飞行过程中，依靠弹体绕自身纵轴的高速旋转产生的陀螺力矩来保持飞行姿态的相对稳定。这种类型的炮弹具有结构简单，动作可靠，制导性好的特点。在此基础上发展的火箭弹同样具有上述优点。 在研制、生产和靶场试验中，弹体转速能反映出飞行力学性能，也能反映装载在弹内的光学装置及电子装置的性能，还能对最终的命中效果进行评估。所以转速测量对于箭弹的研究是十分必要的。 不仅如此，为了研制各种战术技术指标各异、不同使用对象和目的、飞行性能优越、质量优良的武器装备，转速及其他主要飞行参数的测量可以为箭弹结构的设计、材料的选取、强度和气动外形以及飞行稳定翼的飞行动力学计算和分析提供依据，也为火箭发动机的设计与计算仿真提供依据。所以，对于各个型号研制单位，转速测量也是十分关键的问题。 在弹体重要参数测量时，不仅需要其转速，而且还需要舵翼的角位置。在炮弹飞行时，需要控制弹体的姿态，这时就需要通过控制舵翼的角位置以及角速度来进行相应的动作。在进行相应的动作时，必然需要精确的转速及角位置数据做支撑。 为满足这样的需求，必须设计出一种既能测转速又能测量角位移的测量系统。并且该测量系统必须与弹体的物理结构相适应。因为旋转弹的空间相当有限，不能把大量空间预留给转速测量系统，这就对该测量系统提出了更高的要求：结构简单可靠，工作可靠性高。由于弹载的测速系统是在3000r/min至20000r/min的高速旋转状态下工作，对其物理强度，信息处理的稳定性也提出了很高的要求。 在上述要求的驱使下，本文设计了一种基于STM32单片机的转速及角位移测量系统。首先利用霍尔传感器获得表征转速的电信号，对该信号经过一系列处理后送至单片机，通过相应的程序完成转速及角位置的测量。 1.2 课题研究现状 1.2.1 基于磁电式传感器的转速测量系统 1.2.2 基于光电式传感器的转速测量系统 2 测速方案及分析 2.1 测速原理 测速原理就是根据传感器信号获得速度的理论依据。依据不同的测速原理测速结果会拥有不同的精度，实现相应的测速系统的复杂程度也不同。一般说来典型的测速原理可以分为T法测速、M法测速以及M/T法测速。本次实验是以多周期同步法作为测速的基本原理进行测速的。 2.1.1 T法 T法是通过测量两个相邻待测信号脉冲的时间间隔来获得转速的方法。该时间间隔即为待测信号的周期，再对获得的周期求倒即可获得频率。用数学语言表示如下： 假设设计时基频信号的周期为 ，在待测信号的一个周期内计数值为 ,待测信号的周期即可获得： 。则相应的待测信号的频率为： (2-1) 由于 必然存在 个计数误差，即有 (2-2) 从式2-1可以分析出用T法测频的误差与被测频率正相关与基频反相关。也就是说在相同基频的情况下被测信号频率越低则测量精度越高，T法更适合测量低频信号[ ]。 (责任编辑：qin) |