[發明專利]一種機載任務管理及伺服控制一體化系統及方法

在審

• 申請號: 201911197862.7
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110764532A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 高孟佶;田建平;李朝昆;李炳輝
• 申請（專利權）人: 西安天圓光電科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/08;G05B19/042
• 代理公司: 61220 西安億諾專利代理有限公司
• 代理人: 賀珊

本發明屬于機載穩定平臺控制領域，具體涉及一種機載任務管理及伺服控制一體化系統及方法。一種機載任務管理及伺服控制一體化系統，包括依次進行數據傳輸的任務管理單元及飛控上位機；還包括載機及用于檢測載機信息的檢測單元，所述檢測單元包括傳感器信號采集單元、任務載荷單元及光纖陀螺慣性導航系統；任務管理單元還連接有存儲單元及電源和時鐘系統；還包括伺服控制系統，所述系統控制系統一端與任務管理單元進行數據傳輸，另一端與任務載荷單元通過電機驅動模塊控制載機運動。本發明采用任務管理和伺服控制一體化形式，既可以保證任務的并行處理提高系統的實時性，降低系統的功耗，同時也利于產品的小型化設計。

技術領域

本發明屬于機載穩定平臺控制領域，具體涉及一種機載任務管理及伺服控制一體化系統及方法。

背景技術

任務管理及伺服控制是機載穩定平臺控制系統中的重要組成部分，任務管理單元主要負責完成框架角位置和角速度傳感器數據采集、任務載荷數據指令的轉發及整機故障的分析判斷；伺服控制單元主要完成穩定平臺伺服控制算法，輸出控制指令驅動執行機構不斷調整平臺的姿態或位置來隔離載體運動的干擾，從而確保平臺在慣性空間的相對穩定。

目前，由于機載控制平臺大數據量、多任務機制、復雜運算處理及高實時性的需求，任務管理單元和伺服控制單元多采用分離式設計。任務管理單元大都采用基于PC104的計算機模塊或者基于SOPC 架構的微處理器實現多任務載荷的并行控制，伺服控制單元常采用TI 公司運算能力強大的DSP 處理器作為控制核心。該方法中任務管理單元和伺服控制單元之間采用外部接口進行數據的交互，很難保證控制系統的實時性，且任務管理單元和伺服控制單元采用分離式設計，系統功耗較大，不利于產品的小型化設計，且實時性有差，基于PC104 的計算機模塊讀取數據的速度達20ns。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種滿足控制系統實時性及高精度控制需求，且設計靈活、體積小、功耗低的機載任務管理及伺服控制一體化系統及方法。

本發明的技術方案在于：

一種機載任務管理及伺服控制一體化系統，包括依次進行數據傳輸的任務管理單元及飛控上位機；還包括載機及用于檢測載機信息的檢測單元，所述檢測單元包括傳感器信號采集單元、任務載荷單元及光纖陀螺慣性導航系統；任務管理單元還連接有存儲單元及電源和時鐘系統；還包括伺服控制系統，所述系統控制系統一端與任務管理單元進行數據傳輸，另一端與任務載荷單元通過電機驅動模塊控制載機運動。

所述任務載荷單元包括用于白晝使用的可見光變焦電視以及用于黑夜使用的紅外熱像儀和激光測照器。

所述任務載荷單元通過圖像處理單元連接任務管理單元。

所述任務管理單元通過串口通信單元分別與圖像處理單元、光纖陀螺慣性導航系統、傳感器信號采集單元及飛控上位機連接。

所述伺服控制系統與電機驅動模塊之間連接有D/A轉換單元。

所述傳感器信號采集單元包括角位置傳感器和角速度傳感器。

所述存儲單元為任務管理單元通過SPI接口連接的雙端口RAM。

所述伺服控制單元的ZONE區域通過XINTF數據總線與端口RAM連接。

一種機載任務管理及伺服控制一體化方法，采用如上所述機載任務管理及伺服控制一體化系統，具體過程如下：

(1)初始化操作：飛控上位機一方面下發指令給任務管理單元，使任務管理單元周期性地采集檢測單元的信息；另一方面，在任務管理單元中設定樣本信息；

(2)開始工作時，任務管理單元周期性地采集檢測單元檢測到的信息并存儲至存儲單元；