基于DSP的主动光学力促动器控制系统设计

针对步进电机型力促动器,设计了一种基于DSP的力促动器控制系统,并进行了测试.系统以TMS320F28069型DSP作为主控制器,采用ADS1259高精度A/D转换器采集传感器LoadCell输出力信号,通过DSP片上PWM模块输出电机控制脉冲给电机细分驱动芯片TMC389,驱动步进电机转动,形成力控制闭环.系统软件采用PID控制算法来校正力促动器输出偏差,并给出了控制程序流程图.实验测试结果表明:该控制系统具有良好的响应特性和较强的抗干扰能力,满足主动光学实验系统的要求.     

空间光学微位移促动器的定位测控研究

为解决大口径空间光学镜面在轨组装技术的高精度定位需求,设计了一种微位移促动器,并对单促动器和多促动器六自由度平台分别进行了定位测控研究。通过建立单促动器的运动学方程、多促动器六自由度平台的运动学方程,解决了微位移促动器的高精度定位问题。搭建了实验硬件系统,编写了软件控制程序,对单促动器分别进行了小步长测试和大步长测试,并对多促动器六自由度平台进行了定位测试。实验结果表明,设计的微位移促动器与多促动器六自由度平台的定位精度满足设计指标。     

空间反射镜面形校正技术实验系统设计

针对空间相机主镜面形在轨主动校正的工程需求,设计了用于验证空间反射镜面形校正技术的实验系统;该实验系统将一面口径为676 mm的SiC反射镜面形作为被控对象;将9只基于无刷直流电机的力促动器作为执行机构;将基于PXI总线的工控机和基于虚拟仪器技术的测控软件作为控制器;将干涉仪作为面形检测模块;可实现对反射镜面形的闭环控制;实验结果表明:所研制的力促动器达到了输出范围不低于-320～+320 N,输出精度优于0.1 N的指标需求;基于面形响应函数的校正方法可以有效地校正反射镜面形;针对幅值为0.5λ像散和0.5λ三叶两种像差,一次校正后的校正偏差分别为6％和4％;利用该实验系统,力促动器的单机性能指标得到了测试与评估;面形校正方法得到了有效验证.     

基于以太网的FAST主动反射面控制系统的开发

针对FAST(Five-hundred-meterApretureSphericalTelescope,500米口径球面射电望远镜)主动反射面自身的特点,提出了主动反射面促动器运动控制的总体策略,设计了基于以太网和TCP(UDP)/IP协议的控制方案。Arm芯片作为控制器,嵌入实时的操作系统μcosII和TCP(UDP)/IP通讯协议栈,提供控制和通讯的平台。在VC++6.0环境下实现监控机的通讯程序和控制界面,并且完成了两个促动器控制系统的样机制造和试验。     

DSP在新型静止无功补偿器(ASVC)的控制应用

本文在柔性交流输电系统中日益广泛运用的静止无功补偿器的控制,介绍了以DSP和单片机组合的双CPU为主控器的实验系统的工作原理、系统结构等。并着重就DSP在系统主闭环(电流环)控制中的作用,其各项运算的依据,软件设计等作了详细阐述。     

基于PID双闭环的旋转倒立摆控制系统

针对倒立摆多变量、非线性和强耦合性等特性,设计并制作了基于PID双闭环的旋转倒立摆控制系统.以STM32控制器为主控核心,光电编码器为传感器,搭建了系统的硬件部分.软件部分主要包括起摆算法和稳摆算法,起摆算法基于能量补偿,稳摆算法采用PID双闭环.在系统实物上的实验结果验证了系统控制方案的可行性和良好的控制性能.     

基于LMI 的不确定随机系统输出反馈保性能控制

针对一类不确定连续随机系统,研究了具有输出反馈控制器的保性能控制．首先,对于范数有界 的不确定随机系统,得到了具有输出反馈控制器的闭环系统的二次型性能指标的上界一般形式．其次,应用 线性矩阵不等式技术,研究了其闭环系统的二次稳定和二次保性能稳定;并且依据线性矩阵不等式优化方法, 得到了使闭环系统渐近稳定的最优输出反馈保性能控制器．最后,给出仿真算例,验证本文方法的可行性和 有效性．     

基于dSPACE的智能结构实时主动振动控制

本文介绍了dSPACE系统以及基于dSPACE的实时主动振动控制。在Simulink中搭建控制系统框图并编写基于LMS的S-Function控制算法,利用RTW/RTI将控制框图编译并下载到dSPACE系统,以dSPACE作为控制器与实际控制对象连接,驱动智能结构做动器,进行单自由度主动振动控制实验研究,实验结果证明该方法具有较好的稳定性和可靠性。     

混合式陀螺仪的闭环检测技术研究

研究了一种新型的混合式陀螺仪,它既具有实现传统动力调谐陀螺仪较高精度的潜力,又具有硅微陀螺仪体积小、价格低等优点.混合式陀螺仪以电容极板实现差分电容检测和力矩反馈的技术替代传统动力调谐陀螺仪的信号器及力矩器.以再平衡回路技术为基础,建立了混合式陀螺仪闭环检测系统.与开环检测相比,闭环检测系统具有输出信号线性度较好、检测带宽较宽的优点.进行了系统开环和闭环情况下的频率特性仿真.对混合式陀螺仪进行了初步实验,结果验证了方案的可行性.     

应用复杂陷波器精确消除经纬仪机械谐振方法的研究

为了精确消除机械谐振频率对经纬仪系统性能的影响,应用了复杂型的数字陷波器,利用其幅频特性与实际系统幅频特性相对比的方法,精确消除了机械谐振.实验表明:该方法可以做到在对经纬仪低频段特性影响较小的情况下,精确消除机械谐振,提高经纬仪的闭环带宽及其稳定性.     

基于压电陶瓷执行器的车削振动控制系统研究

针对车削加工时振动对加工精度的影响,设计了一种车削振动主动控制系统,系统控制器采用基于人工免疫系统的改进型反馈控制器,执行器采用压电陶瓷材料设计制作,建立压电陶瓷执行器和专用刀架传递函数模型,在Matlab环境下进行建模仿真,当振动频率在50～150Hz时仿真结果表明该控制系统能抑制振幅97%以上;另外进行了现场试验,以普通45#钢为车削工件,车削深度为0.07mm,在正常转速下对车削振动进行主动控制,结果证明设计的车削振动控制系统能抑制车削振动幅度37%以上。     

低频振动主动控制系统的设计及实验研究

研制了一种电磁式主动吸振器作为低频振动主动控制的执行机构,基于LMS自适应滤波算法设计了相应的控制律,该算法具有实现简单,计算量小等优点,利用DSP作为控制算法的核心器件,搭建了主动减振系统,最后通过两端固支梁减振实验表明了该系统和控制算法的有效性。     

机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台研究

为了提高汽车的平顺性,提出一种机电作动器悬架,设计了机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台。建立基于机电作动器的主动悬架数学模型与仿真模型,以嵌入式系统单片机为主处理器设计机电作动器悬架的控制器;在此基础上,以dSPACE为模型运行载体搭建机电作动器悬架硬件在环仿真测试平台;利用该测试平台进行了仿真试验。结果表明所研究的硬件在环仿真测试平台具备较好的硬件在环仿真功能,能够对机电作动器悬架性能、主动悬架控制算法进行验证与评价。     

激光拾音头力矩器数学模型的研究

通过力矩器的结构分析,采用自动控制理论推导出一个动态数学模型。在此基础上。运用Matlab提出一种力矩器的非线性回复力模型实验仿真拟合的方法并对某种力矩器进行了实验仿真。这种方法可以方便和有效地使用于大部分光学头,但是由于非线性的存在。对大的动态范围仿真拟合的精度较差。     

基于LabWindows/CVI的导弹舵机测控系统设计

舵机是导弹控制系统的重要执行机构,为实现对电动及气动多种型号导弹舵机性能的测试,设计开发了一种基于LabWindows/CVI虚拟仪器的测控系统。介绍了该测控系统硬件组成和软件结构流程,软件设计过程中充分利用多线程、数据库等技术,准确快速完成舵机自动化性能测试。应用结果表明:该舵机测控系统工作稳定,测试精度和自动化程度高,满足舵机试验测试精度和技术指标要求,为舵机的性能研究和维修维护提供了良好的测试环境。     

陶瓷驱动器应用中的滞环特性及研究进展

陶瓷驱动器作为高精度定位系统设计的关键器件，其滞环特性一直是影响被控系统性能的重要因素，因此滞环特性的建模与控制是目前亟待解决的核心技术问题。本文首先介绍了陶瓷启动器的滞环特性及其对高精度定位的不利影响，然后重点论述了国内外在陶瓷驱动器应用于非线性系统控制中的主要建模与控制方法。     

基于DSP和CAN总线的航空发动机智能位置控制器

作为航空发动机分布式控制系统的主要组成部分,提出了一种基于CAN总线和数字信号处理器(DSP)的智能位置控制器的设计方案,并给出了具体的硬件电路和软件算法。DSP实现智能执行机构的闭环控制和自诊断,CAN总线完成发动机中央处理器与DSP的数据交换。实验结果表明:提出的智能位置控制器取得了良好的控制效果,且对提高系统的测量精度和航空发动机的分布式控制研究具有重要意义。     

基于CAN总线的航空发动机智能执行机构的设计

分布式控制是未来航空发动机控制系统的重要发展趋势.作为航空发动机分布式控制系统的主要组成部分,提出了一种基于CAN总线的智能执行机构的设计方案,并给出了具体的硬件电路和软件算法.DSP实现智能执行机构的程序控制和自诊断,CAN总线完成发动机中央处理器与DSP的数据交换,步进电机实现精确的自整角机传感器位置控制.实验结果表明,对比目前的发动机执行机构,提出的智能执行机构克服了相位移动明显、误差大、响应速度慢等缺点,取到了良好的控制效果,对提高系统的测量精度及保证航空发动机的控制品质具有重要意义.     

Integrated distributed sensing and active vibration suppression of flexible manipulators using distributed piezoelectrics

Structural oscillation of flexible robot manipulators would severely hamper their operation accuracy and precision. This article presents an integrated distributed sensor and active distributed vibration actuator design for elastic or flexible robot structures. The proposed distributed sensor and actuator is a layer, or multilayer of piezoelectric material directly attached on the flexible component needed to be monitored and controlled. The integrated piezoelectric sensor/actuator can monitor the oscillation as well as actively and directly constrain the undesirable oscillation of the flexible robot manipulators by direct/converse piezoelectric effects, respectively. A general theory on the distributed sensing and active vibration control using the piezoelectric elements is first proposed. An equivalent finite element formulation is also developed. A physical model with distributed sensor/actuator is tested in laboratory; and a finite element model with the piezoelectric actuator is simulated. The distributed sensing and control effectiveness are studied.     

一体化执行器饱和线性矩阵不等式跟踪容错控制器设计

针对一类执行器幅值饱和的不确定非线性系统,提出了基于线性矩阵不等式的一体化主动容错控制器设计方法.考虑执行器传感器同时故障情形,采用系统增维方法,将原系统等效转化为仅含执行器故障虚拟系统,简化了容错控制器设计.其次采用凸组合法对执行器饱和非线性进行描述,确保控制输入始终在幅值范围以内.在此基础上,设计了集自适应估计律与控制器于一体的主动容错控制器,并将控制器增益解算方法,转化线性矩阵不等式约束下的优化问题.最后通过飞机数值算例验证了设计方法的有效性.