永磁同步电动舵机控制系统设计与实现

针对电动舵机位置伺服的高性能要求,设计并实现了基于TMS320F2812 DSP的全数字电动舵机矢量控制系统。对于系统结构组成、控制方案、控制器软硬件设计进行阐述。电动舵机系统以永磁同步电机作为伺服电机,并利用旋转变压器及线性差动变压器进行电机速度及舵面位置的反馈,以实现舵面位置的高精度跟踪。系统实验表明,整套控制方案切实可行,电机运行可靠,速度平稳,响应速度快,位置跟踪性能好。     

带有伸缩舵面的电动舵机复合控制器设计

电动舵机采用伸缩舵可以大幅度减缩机载制导武器的横向尺寸,有助于提高载弹量并适用于内埋发射方式。提出了一种带有伸缩舵面的电动舵机复合控制器方案,设计了限流电路,限制了电机的最大电流,简化了控制信号数量,采用分段PID控制,设计了基于数字信号处理器电动舵机舵面偏转与伸缩复合控制器,并进行了实验,实现了位置给定的准确跟踪,结果表明该系统控制效果良好,方案可行。     

基于FPGA的电动舵机滑模控制系统

电动舵机是现代无人机飞控系统的关键组成部分。针对传统电动舵机系统抑制干扰能力差、跟踪精度低、响应速度慢的问题,提出一种改进优化的自适应滑模控制(SMC)算法。首先,在进行系统建模和实验平台搭建时考虑了外界扰动和摩擦间隙等非线性问题,以此为基础设计了新的滑模面函数;其次,通过重新设计切换控制函数,使舵面偏转角度更加准确,有效的提高了系统的跟踪精度;最后,在系统中引入一阶低通滤波器,有效的消除了控制量抖振问题。并通过FPGA芯片实现了该算法,设计实验加以验证。实验结果表明,与传统PID算法相比,改进的滑模控制算法具有较强的抑制干扰能力和较快的动态响应速度,跟踪误差也有明显的下降。由此可见该算法在解决电动舵机的非线性问题方面具有较强的优势,基本满足舵面偏转的精准控制需求,在无人机产品的生产实践中具有较强的实际应用价值。     

一种高带宽四舵翼电动舵机的可行性研究

针对普通电动舵机在高速飞行的常规弹药上无法有效实现飞行姿态控制问题,根据简易制导弹药自主修正对电动舵机的性能要求,从舵机系统的结构、硬件和软件设计等方面综合考虑提高系统的带宽,设计基于CAN总线通信和DSP控制的无刷直流电机四舵翼舵机系统,建立舵机系统二自由度数学模型,设计带前馈的模糊自整定PID串级控制器,并通过建模仿真和原理样机的弹簧钢悬臂梁加载实验进行验证。仿真和实验结果表明,该电动舵机系统在最大舵偏角20°时,带宽达到10 Hz,且舵机系统的位置指令跟踪和力矩干扰抑制能力较强,具备在常规弹药弹道修正中应用的可能性。     

一种无人机用小型双余度电动伺服舵机的设计

随着无人机可靠性要求的提高,对操纵无人机舵面的小型舵机的可靠性的要求也日趋提升,为此设计了一种无人机用的小型双余度电动伺服舵机。该双余度电动伺服舵机采用了双电机驱动,双反馈元件和双驱动元件,可较为容易地实现两余度运行。此外,为实现双余度舵机系统的在线动态检测,文章将双余度舵机划分为多个组件,根据不同组件特性,选用采用模型比较监控或比较两通道输出的方法构成系统的故障自检测(BIT)模块。由于采用了双余度方案,该舵机的任务可靠度与单余度的同类舵机相比明显提高,能用于可靠性要求较高的无人机中。     

一种舵机控制系统设计

舵系统是现代武器(如炸弹)关键系统之一。根据舵机控制系统需求,提出一种以单片FPGA为核心的全数字电动舵机控制系统的设计方案,详细介绍了该方案的系统组成、工作原理、硬件设计和软件设计。试验和应用结果表明,该舵机控制系统设计合理可行。     

电磁锁结构设计及优化

为了满足液压反推作动系统的制动需求,设计一种可以保证机械连接可靠分离和锁紧的电磁锁,出于对减重的考虑,对电磁锁进行尺寸优化。基于电磁锁需实现航空作动系统实现同步线性锁定解锁的基本功能要求,给出其机械结构及工作原理,进行了磁路和电磁力初步计算;为得到减重后的电磁锁结构,分析了不同静衔铁长度、吸合角度、隔磁环尺寸、端盖厚度几个对重量影响较大的设计变量对电磁吸合力的影响,基于全局响应面法（Response Surface Method,RSM）法对电磁锁结构进行了优化。通过与仿真结果的对比,验证了优化后电磁锁结构的可靠性和实用性,为后续电磁锁的工程制造提供理论依据。     

大惯量比舵机无位置传感器控制系统研究

电动舵机作为导弹的执行元件,其性能对弹体控制起着关键性的影响。为了规避长航时舵机可能存在潜在的高温失效风险,提出了一种舵机有感/无感复合控制策略,通过位置传感器和滑模观测器分别实现有感及无感模式下舵角位置信号提取,最终实现位置闭环控制;并针对大惯量比舵机控制问题,为权衡快速性与稳定性、准确性的关系,设计了前馈控制融入位置电流双环算法,经MATLAB仿真和实测结果表明,所设计的舵机控制系统能够实现有感与无感控制平稳切换,运行过程无抖动现象,验证了该控制方案的可行性。     

基于FPGA的无刷力矩电机伺服控制系统研究

设计了基于FPGA平台无刷力矩电机的导弹用电动舵机控制系统方案。试验和应用证明该系统具有体积小、无需减速机构、响应速度快、输出转矩大、控制精度高等特点,适合制导炸弹用舵系统控制。     

双余度舵机控制系统设计

为提高舵机系统可靠性,减小系统体积和重量,本文介绍了基于DSP和CPLD的双余度舵机控制系统。该系统选用双余度稀土永磁无刷直流电动机作为舵机本体,对硬件结构进行双余度设计,采用分段PID控制方法,充分考虑双余度电流均衡和系统故障处理,完成了对双余度舵机转动的精确控制,实现了舵面精确偏转。实验结果表明该系统响应速度快、跟踪效果好。     

基于1553B总线的航天大功率电动舵机控制器设计

设计了一套基于DSP＋FPGA的电动舵机控制器,主要完成了1553BRT终端控制器、IPM功率驱动、转子位置及转速检测、相电流测量、舵面偏角测量和限位保护。通过DSP编程实现控制主程序和三闭环控制算法,FPGA实现时序控制逻辑。实际应用表明,该控制器具有精度高、响应速度快、可靠性高的优点。     

基于1553B总线的航天大功率电动舵机控制器设计

设计了一套基于DSP+FPGA的电动舵机控制器,主要完成了1553B RT终端控制器、IPM功率驱动、转子位置及转速检测、相电流测量、舵面偏角测量和限位保护。通过DSP编程实现控制主程序和三闭环控制算法,FPGA实现时序控制逻辑。实际应用表明,该控制器具有精度高、响应速度快、可靠性高的优点。     

基于DSP的无刷舵用电机智能控制系统设计

针对实际应用中对现代AUV舵机的高精度控制要求,设计了一种基于DSP的模糊神经网络的AUV舵机控制器,并运用改进型BP算法,实现了对无刷舵用电机的高精度控制.该系统融合了模糊逻辑和神经网络两大智能控制理论的优点,适合于无刷舵用电机这样的多变量、时变性复杂系统.通过仿真结果表明,与传统PID控制相比,该方法具有响应速度快...     

基于分数阶控制的电动舵机伺服系统研究

介绍了一种位置、电流双闭环无人机电动舵机伺服系统的组成和工作原理,针对电动舵机伺服系统跟踪精度要求高、响应快的特点,提出了一种分数阶控制策略。在电动舵机伺服系统的饱和非线性模型上设计了一种分数阶PIλDμ控制器,提高了系统带宽。比较分析了设计的控制策略与传统整数阶PID控制器对于伺服跟踪的控制效果。仿真结果表明,采用提出的方法能提高电动舵机响应时间和系统带宽,有效跟踪输入信号,为高性能无人机电动舵机伺服系统控制策略设计提供了一种新途径。     

旋转变压器在数字伺服舵机系统中的应用

设计完成了一个采用旋转变压器检测舵反馈的数字伺服舵机系统,使用一款用于电机控制的SOCG105作为系统的控制核心,介绍了正余弦型旋转变压器的基本原理,设计了旋转变压器与G105的接口电路及相关外围电路,并利用G105内部的旋变解码模块实现舵面角位移的解算.试验证明,该方案简化舵机控制电路的设计,并能够精确地实现舵反馈的测量.     

无人机无刷直流数字式舵机控制器设计

针对小功率无刷直流电动舵机,设计了一种基于C8051F340单片机和MSK4310专用芯片的无刷直流电机伺服舵回路控制器.简述了舵回路系统的结构及其工作原理,舵机控制系统的硬件设计方案和控制策略.采用该控制器构成的直流伺服舵回路具有结构简单、功能完善的优点,仿真和试验结果表明其静态和动态性能指标满足设计要求.     

无人机舵回路伺服系统变阻尼控制律研究

某型号无人机采用磁滞交流同步电动机作为舵回路伺服系统的执行机构,以C8051F120单片机为核心构成双闭环舵机控制器.在对原来系统的控制律进行分析研究的基础上加入变阻尼控制,有效解决了系统的快速性与稳定性之间的矛盾,使得舵回路系统获得了快速、稳定、准确的定位性能.实际舵回路测试结果表明,系统阶跃响应速度提高了20%,完全满足某无人机3个舵面的控制.     

基于USB总线的低成本舵偏角采集系统设计与应用

舵机测试过程中,需要采集舵机实际舵偏角用于产品标定和性能评估,传统的舵偏角采集系统是通过基于PCI接口的专用工控机和采集卡来实现的,成本高且对计算机有特殊要求。针对舵机测试中对低成本、通用化舵偏角采集系统的需要,开发基于STM32F103的下位机代替传统的PCI板卡实现数据采集,并通过USB总线与上位机进行通信。基于LabWindows/CVI的上位机软件用于数据通信和界面交互。该采集系统具有成本低、可靠性高、使用方便等优点,已成功用于舵机测试中,并达到了良好的效果。     

一种基于DSP的数字化舵机系统设计与实现

数字化电动舵机与传统的舵机相比,具有性能好、易维护、可靠性高等优点,已成为未来舵机应用发展的方向。通过试验进行验证,建立了舵机系统的数学模型。依据舵机系统的技术指标要求,设计了超前校正控制器,采用PID控制器,进行了系统在空载和加载条件下的性能仿真和对比。以专用数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812为基础,设计完成了一套基于DSP的数字化舵机仿真系统。     

基于灰色预测控制的电动舵机控制仿真研究

分析了电动舵机结构及数学模型,针对经典PID控制器在电动舵机控制中,响应速度慢,超调量明显等问题,提出了一种灰色预测控制与传统PID控制相结合的电动舵机复合控制方法.建立了电动舵机灰色模型,设计一种基于arcsin(.)函数的变换算子,来解决正弦位置信号驱动下,算法直接预测精度不足的问题,最后在MATLAB环境下进行了建模仿真.仿真结果表明:该方法能够有效降低舵机系统超调量,改善系统动态品质,且结构简单,易于在工程中实现.