无舵机转向系统原理分析与控制研究

针对现有研究中无舵机转向仍处于一个尚未开发的阶段,分析了无舵机转向的原理,并推导了无舵机转向的转向角计算公式。设计了无舵机转向的控制系统,利用模糊PID控制中对偏差的智能化处理,引入智能分段控制概念,根据实际转角与目标转角的差值的大小,改变PID中的控制参数,以自动适应调整转速控制的响应速度等一系列特点,控制电机的转速输出以调节转向角。利用Matlab/Simulink建立了控制系统仿真模型进行了仿真分析,并在实物平板代步车中加以实验验证。     

基于LabVIEW和FPGA的串口通信舵机控制系统

舵机是仿人机器人的重要组成部分,为控制舵机实现仿人机器人表情再现,设计了一种基于LabVIEW和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的串口通信舵机控制系统,首先在SolidWorks中完成模型的建立,然后采用可编程片上系统(SOPC)的设计方法,进行硬件设计,该系统以实现4路舵机的控制为例,能够根据实际情况增加或减少脉宽调制(PWM)模块,改变舵机的数量。然后通过软件编程设计,可以改变舵机的转速,软件编程是在Nios II环境下编写的。最后通过LabVIEW中的VISA控件实现了PC机与FPGA的串口通信,控制舵机的运行。     

火箭舵机转速排量复合控制电动静液作动系统设计与仿真

主要研究转速-排量复合控制电动静液伺服系统在火箭舵机中的应用。在分析火箭舵机工况的基础上,设计了系统的原理方案,建立了全系统的数学模型,针对系统含有转速和排量两个输入变量且两者以相乘关系耦合从而具有本质非线性的特点,设计了基于工况调节的变量泵排量模糊控制器,实现了转速和排量的解耦控制,最后利用MATLAB/Simulink对系统进行了工况仿真分析,结果表明系统动态特性好、能量效率高,有一定的应用前景。     

一种基于I2C总线通讯的机器人舵机系统的设计

针对目前市场上已经出现的以UART串口通信作为主从设备间数据交互方式的机器人舵机所存在的通讯指令编程复杂、数据交换量大、无法自动仲裁等问题,介绍了一种以I2C总线取代UART通讯模块的机器人舵机系统的设计,并尝试使用一种位置和转速分时控制的方法来解决当单片机同时对位置和速度两项参量进行数字PID控制时,由于计算量和内存...     

一种用于高旋稳定弹药的超声电机调速系统

针对高旋转制导弹药平台的固定式鸭舵控制,提出了一种旋转型行波超声电机驱动进给机构的制动方式和舵机调速系统,搭建了舵机性能测试试验平台并获得了良好的速度控制性能。首先,采用库伦加黏性摩擦理论建立了超声电机驱动的制动盘和旋转盘之间的摩擦制动模型,综合考虑超声电机的机械负载特性,计算了制动盘对旋转盘产生的摩擦力矩,得到了旋转盘(外壁设计有舵翼)的转速输出方程;其次,结合试验与仿真分析,测定了结构的阻尼系数;最后,通过试验验证了基于超声电机作动制动模型的正确性,测量了舵机的速度控制曲线,引入速度波动率来衡量速度控制效果。试验表明,舵机速度调控响应时间小于150ms,速度波动率能够控制在10%以内。     

中型无人直升机电动舵机控制器设计与实现

针对某中型无人直升机对电动舵机控制回路的特殊需求,设计了一种以“ DSP ＋ FPGA＋ 功率驱动”为主控单元的舵机控制器.其软件设计遵循模块化和层次化的原则;其硬件由主控模块、驱动模块、信号采集模块和电源模块协同合作,能够同时对 ５ 路电动舵机进行控制.针对舵机控制过程中存在的“快、准、稳”问题,提出一种外环采用线性自抗扰控制、内环采用常规控制的复合控制策略;同时搭建相应的测试验证环境.测试和实际试飞结果表明,该舵机控制器解决了负载动态变化的不确定性和小信号指令跟踪差的突出问题,取得了较好的工程应用效果.     

非对称变距控制特性的动态测试研究

针对旋翼飞行器本体微型化提出了一种非对称变距方法,同时还对非对称变距的控制特性进行了动态测试研究.利用单片机C8051F020捕捉转过码盘外圈孔时光电传感器发出的脉冲信号,来测得电机转速的动态测速方法,设计了硬件电路、编制了相应的测速软件、搭建了动态飞行实验测试平台.通过大量实验,获得了横滚通道、俯仰通道和总距通道3个操纵通道与主轴电机转速的动态控制特性,以及偏航通道对主轴电机转速的影响.为进一步定量研究这种新型变距方法的机理和自主控制奠定了坚实的基础.     

双余度舵机伺服系统设计

以双余度无刷直流电机为控制对象,设计了舵机伺服控制系统。叙述了舵机伺服系统总体框架及舵机控制系统的软硬件方案的设计。搭建了双余度舵机伺服系统实验平台,设计了伺服系统故障模拟实验,分析了系统实验结果,验证了方案的正确性,提高了舵机控制系统的可靠性。     

应用于六足机器人平台的舵机控制器设计

设计了应用于小型六足仿生机器人的舵机控制器。针对独立单片机的多舵机控制和速度控制，分别提出了时间片分割和脉宽递增的方法，成功实现了对18个舵机的独立控制以及舵机的多级速度变化。实验结果验证了方法的可行性。     

仿生六足机器人的步态运动控制器设计

通过分析仿生六足机器人典型行走步态,采用多舵机分时控制思想.利用AT89C52单片机和舵机设计出步态运动控制器.该控制器可驱动机器人足部12个舵机协调运动,实现全方位的六足步态.     

基于双电轨识别的智能寻迹小车设计

为了实现智能车沿双电轨自动寻迹的功能,研究设计了一辆自动识别双电轨的智能寻迹小车。设计以MK60DN512VLQ为核心控制器,依据谐振原理设计电轨信息采集模块,应用加权递推平均滤波及定位算法对采集信息进行处理,并采用闭环PID对舵机转向和电动机转速进行控制,实现智能车快速、稳定地运行。     

微动量轮高精度滑模变结构控制

基于滑模变结构算法研究了小卫星微动量轮的精确控制。在系统整体控制框架的基础上,对微动量轮动力学模型进行了分析;结合理想模型引入纹波电压、摩擦系数不确定性、扰动力矩等干扰因素,完善了微动量轮动力学模型。设计了等效滑模变结构控制算法,并对控制率参数进行了仿真优化。通过MATLAB仿真,对比分析了滑模变结构控制和常规PI控制在转速控制和力矩控制两种模式下的特性。最后,实验设计了微动量轮样机。仿真结果表明:基于滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.5r/min,从0加速到2 000r/min的时间为18s,均明显优于PI控制。实验结果表明:利用滑模变结构控制的微动量轮转速控制精度达到±0.9r/min,从0加速到2 000r/min的时间为26s。上述结果显示:利用滑模变结构控制算法可以有效克服微动量轮控制中的干扰因素,提高转速控制精度和输出力矩稳定度,缩短转速变化响应时间。     

控制策略对风力机振动稳定性的影响

研究了控制策略对风力机振动稳定性的影响,揭示了定转速变桨和变转速变桨控制方式对稳定性产生影响的机理,解释了变桨时延改善风力机抗振稳定性的物理意义。研究结果表明,额定功率之下的最佳转速控制有利于提高风力机的稳定性。而额定风速之上的定转速变桨控制方式会使风力机轴向振动失稳。采取变转速变桨控制方式并选取恰当的变桨时间延迟会有效地抑制风力机的失稳振动。变桨时间延迟τ应选择在(25%～75%)T区间内(T为风力机轴向振动的周期),最佳时间延迟为T/2。     

磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承的变工作点线性化自适应控制方法

为提高磁悬浮控制力矩陀螺框架高速时的磁悬浮转子系统稳定性,研究磁轴承的电磁力-线圈电流/转子位移非线性的线性化及其控制方法.分析框架转动时的磁轴承工作点变化规律,提出磁轴承力-电流/位移特性基于框架转速的变工作点大范围线性化方法,根据线性化得到的线性变参数模型设计增益调节与前馈控制相结合的控制律,按照框架转速的大小对磁轴承位移刚度的变化进行自适应补偿,在磁悬浮转子稳定前提下使框架转速由6.25(°)/S提高到9.5(°)/S.该方法能有效补偿框架运动时的磁轴承力非线性,大幅提高框架转速较高时的磁悬浮转子系统稳定性.     

电液伺服舵机加载系统设计与研究

分析了电液伺服舵机加载系统中多余力控制、电液伺服阀的工作原理、控制系统设计等多项舵机加载系统中的关键技术,并在此基础上阐述了电液伺服舵机加载系统的组成部分和设计过程。     

基于超稳定理论的导弹电动舵机自适应控制方法研究

舵机是导弹控制系统的执行装置,其性能直接影响导弹的作战能力。电动舵机在不同飞行条件下呈现出非线性特点,传统的PID控制方法不能满足其性能要求,针对这一问题提出了一种基于波波夫超稳定理论的自适应控制方法。首先根据电动舵机的工作原理,建立了舵机的状态描述方程,然后在此基础上设计了自适应控制器;最后利用Matlab/Simulink对舵机系统进行了仿真分析。仿真及研究结果显示:该自适应控制器可解决传统的PID控制方法在控制对象参数发生变化后控制效果变差的问题,并且能够克服舵机参数剧烈变化的影响,使舵机系统具有较好的稳定性和快速响应性。     

基于隔离度的增程式电动汽车辅助动力单元抗干扰特性研究

为研究增程式电动汽车辅助动力单元APU的抗干扰特性,分析了车载环境下APU的干扰转矩特征,建立了APU面向控制的转速-转矩控制模型,实现了APU转速、转矩控制的解耦;采用BPPID实现了APU转速自适应控制,并通过仿真测试了APU恒转速-变转矩模型和恒转矩-变转速模型下的转速、转矩跟随性能;通过隔离度性能指标,量化了APU干扰转矩和转速波动的关系。仿真测试表明,设计的APU控制系统对50N·m、100 Hz的正弦干扰转矩的最大隔离度为16.09%,对标准差为50N·m、100Hz的带限白噪声的最大隔离度为51.52%,并分析了两者隔离度性能指标的不同及原因。同时,通过隔离度指标可以对APU控制系统的抗干扰性能进行分析和设计。     

多用途舵机测试机构的设计

舵机是水中潜航器和飞行器的横向控制关键器件,由于实际环境测试成本高,对舵机控制器的测试多采用地面设备模拟的方法。论文在分析了舵机测试机构的设计技术难点基础上,提出了一种适用于多种水中潜航器或飞行器的舵机测试机构设计,并阐述了设备的结构和基本工作原理。     

直驱式转叶舵机的特点及关键技术

直驱式转叶舵机是一种新型船舶舵机,具有结构紧凑、控制方便、高效节能、可靠性高等诸多优点。该研究针对直驱式转叶舵机的关键技术——大功率直驱控制、转叶密封设计、系统可靠性三方面进行了详细讨论,并指出了可能的改进途径,最后对直驱式转叶舵机的应用前景进行了预测。     

小型双足步行机器人的研制

针对小型双足步行机器人具有体积小、行走稳定性强等特点,文中首先根据人体功能学的要求设计了小型双足步行机器人本体结构,确定其尺寸与自由度配置。然后采用时间片分割和脉宽递增的方法,实现了17个舵机的独立控制以及舵机的多级速度控制。最后,针对所研制的小型仿人机器人结构特点,基于几何约束的规划方法,采用行走姿态的变时间间隔插值优化的步态规划法,实现了仿人机器人静态行走固化步态。