小型高可靠度电动舵机控制系统的设计与研究

为实现舵机系统小型高可靠度的开发目的,设计了一种基于STM32单片机为控制核心,无刷直流电机为动力源,磁编码器为信息反馈传感器的电动舵机控制系统,分析了系统构成及各模块的工作原理。利用Simulink搭建系统仿真模型,对各组成模块进行建模分析与仿真研究。结果表明,该系统具有响应快、超调量低、跟踪精度高等优点。     

电动舵机伺服系统非线性辨识及补偿

为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法.针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型;依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行补偿,同时采用逆模型方法对系统中的间隙进行补偿控制.实验显示,对于幅值为1°,频率为2.5Hz的给定正弦信号,补偿后系统的最大位置跟踪误差由原来的0.166°减小到了0.096°,最大速度跟踪误差由原来的2.723 r/min减小到了0.393 r/min.结果表明,本文提出的辨识测试方法能够精确地获得摩擦和间隙模型,基于该模型的补偿能够有效地提高电动舵机伺服系统的跟踪精度.     

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。     

基于相平面PID的电动舵机位置闭环控制系统研究

采用无刷直流电动机的电动舵机使用经典的PID控制方法通常无法达到预期控制效果,文中在建立了电动舵机和无刷直流电动机的数学模型基础上,通过相平面分析,设计了基于相平面的PID控制器,并利用MATLAB中PSB对舵机驱动模块和BLDCM进行建模仿真,实验仿真结果表明,该方法可以有效地加快系统响应,减小系统超调,同时提高了系统抗负载干扰的能力,改善了控制性能。     

电动舵机执行机构的设计及其仿真

根据设计指标利用主、从动轴垂直交错的RSSR机构设计了空间曲柄摇杆机构,主动轴与传动机构的末端相连,并在从动轴上安装舵翼片。用解析法对RSSR空间四连杆机构建立运动分析模型,在MATLAB中绘制输入角与输出角的运动关系曲线,验证了舵翼片的偏转角度符合设计要求。最后在SOLIDWORKS中建立该机构的三维模型,并以TXT格式导入到ADAMS中进行仿真,仿真后得到的偏转角度、角速度符合设计要求,且角加速度曲线平滑,表明该机构受力平稳,提高了机构的工作寿命。     

电动舵机伺服系统的模型辨识及其校正

基于全数字化电动舵机的特点,本文提出了一种频率特性自动测试新方法,在此基础上对电动舵机系统的模型进行辨识,并对系统进行串联校正。首先使用数字控制器进行全过程自动测试并将数据上传计算机,再通过Levy法将测得的频率特性数据辨识为高精度的传递函数,辨识后中低频段的幅值最大绝对误差小于0.8dB,相位最大绝对误差小于1.1°,并在此基础上选用滞后超前校正器对系统进行校正,校正后系统带宽达到138 ,优于理论计算的124 。实验结果表明：频率特性测试自动化程度高、传递函数辨识较精确、系统校正方法得当,整个过程为研制性能优良的电动舵机伺服系统提供了理论依据和工程实现指导。     

电动舵机控制系统设计

提出了一种电动舵机控制系统的设计方案,该方案可用于比例式操舵的PWM控制.系统电路采用高速A/D模数转换、通用PC104嵌入式计算机数据采集和处理,以及H桥舵机驱动进行硬件结构搭建,软件使用串口中断、A/D转换结束中断,以及作为PWM波最小计量单位的定时器溢出中断完成编写,最后进行了功能实验调试.     

微型电动施肥机的设计与试验

为了解决玉米生长中期施肥困难、撒施肥料利用率低等问题,设计了一款玉米中期电动施肥机.详细介绍了该机的基本结构、工作原理和性能参数;同时利用电流双闭环控制系统原理设计开发出施肥机电子控制系统;并对施肥机进行了静态、动态和田间施肥性能试验.结果表明,该施肥机施肥量与排肥轴的转速成线性关系,总排肥量稳定性变异系数为1.62％,施肥量准确度达到92.12％.该机具能够满足玉米中期施肥的农艺要求.     

全数字化无刷直流电机伺服系统

采用专用芯片和单片机设计了一种全数字化的无刷直流电机伺服系统。利用无刷直流电机的位置传感器信号倍频后,用于伺服系统的转速反馈,大大简化了系统结构。本文还介绍了利用遗传算法搜索PID转速控制器最优参数的方法,并给出了实验结果。     

电动伺服系统刚度测试方法的AMESim仿真

建立了基于多学科仿真软件平台AMESim的电动伺服系统仿真模型,分析了利用该模型进行电动伺服系统刚度测试仿真的可能性以及实现途径,在此基础上进行了仿真,并得出负载扰动力矩幅值、频率与系统刚度的定性关系.     

改进自抗扰控制谐波式电动舵机伺服系统

针对电动舵机系统的非线性、快时变等特点,提出了改进的自抗扰控制器以改善系统的位置跟踪性能。首先,给出电动舵机的系统模型及控制策略,分析了系统中非线性因素的影响;设计了改进自抗扰控制器,并利用现代控制理论给出了控制器参数的选择方法。然后,在舵机系统中进行仿真分析,验证了该控制器的可行性。最后,基于谐波式电动舵机对改进的自抗扰控制器与常规自抗扰控制器及PI控制器进行对比实验。实验结果表明:跟踪10sin(5πt)正弦信号时,改进自抗扰控制器能够消除位置平顶和速度死区,相位滞后为0.087 22rad;跟踪±1°~±15°角位置时,上升时间为9~18ms,超调量为0~7.25%,稳态均方差为0.007 60~0.010 83,性能明显优于常规自抗扰控制器和PI控制器。得到的数据显示该控制器减少了设计参数,位置跟踪超调量小,响应时间快,稳态均方差小,改善了舵机系统的动态和稳态性能。     

双环控制电动舵机系统的设计验证

针对空空导弹的电动舵机系统,提出了基于传动机构主模态的控制方案,并利用机构动态特性匹配和主模态法设计了双环控制系统。对曲柄滑块机构中的连杆进行分析,利用机构动态特性匹配和主模态方法将高阶多自由度动力学模型简化为二自由度自由转子模型。对二自由度模型与控制系统联合建模,分析机构在有无阻尼状态时谐振主频对系统开环截止频率的影响,确定了按照无阻尼状态进行系统设计更为可靠。最后,对传动机构进行了模态测试,确定了机构动态特性匹配设计方法的可行性。结合风洞测试数据在全弹道飞行平台上对含机构主模态的舵机系统进行了性能验证。模态测试结果表明:固支舵面第一阶扭转频率为1 210.47rad/s,传动机构(含舵面)第一阶扭转频率为1 148.17rad/s,与理论1 180.0rad/s结果一致。全弹道飞行平台外载荷验证显示:最大铰链力矩为6.8Nm时,舵面弹性转角为1.1°,舵机跟踪自驾仪指令最大误差为±0.1°,这些结果满足舵机系统对性能指标的要求。     

伺服飞锯机的控制系统和运动分析

伺服飞锯机是一种最新型的飞锯机,介绍了该飞锯机的控制系统,并对其进行了运动分析。     

基于仿真的航测相机伺服系统设计

为了得到高精度的航测相机伺服系统。为实际系统实现提供理论依据。对该伺服系统进行基于仿真的设计。首先对控制对象直流力矩电机进行了建模,然后完成整个伺服系统框架的搭建,采用多种控制策略完成电流环,速度环,位置环的校正设计。并针对陀螺稳定回路中引入的飞机姿态的变化加入了前馈控制补偿。最后通过系统仿真,得到了较好的动静态性能。     

基于高速开关阀的气动执行器位置伺服控制

本文使用一种五点开关PWM控制算法对高速开关阀控气动执行嚣进行位置伺服控制。分析了开关阀的启闭滞后现象。并提出了一种修正方法，该方法可有效地消除系统的静态误差。实验结果表明。用高速开关阀可以实现快速、精确的气动执行器位置伺服控制。     

无刷直流电机自适应模糊控制系统建模与仿真

建立无刷直流电机（BLDCM）数学模型,并利用Matlab／Simulink中的无刷直流电机模块搭建了仿真模型,实现了电流环、转速环和位置模糊自适应控制环的三闭环位置伺服系统的仿真。分析了无刷直流电机系统的动、静态性能,得到了电机运行时的位置和转速响应、相电流和相电动势的仿真波形曲线。仿真结果表明位置控制器采用模糊白适应控制算法,响应快,位置、转速响应无超调,具有较强的自适应和鲁棒性。该模型准确易实现,便于修改和替换,仿真结果为BLDCM控制系统的实现提供参考。     

电液伺服装置的嵌入式数字控制器研究

在电液伺服装置中采用嵌入式数字控制器,使其具有面向用户的柔性设置和智能控制等功能,实现了液压伺服装置的数字化.     

基于PI与IP控制器的直流伺服系统设计及分析

本文分别用PI控制器和IP控制器对直流伺服电机模型建立PWM驱动数字型调速系统。然后针对PI和IP这两种控制方式，对调速系统的抗扰性能，对给定信号的跟踪性能、控制器增益Kp，Ki的灵敏性能三个方面进行分析和比较．并且通过仿真实验表明了IP控制在这三个方面比PI控制性能优良。     

神经网络滑模控制在位置伺服系统的应用

针对直流无刷电机伺服系统参数摄动、非线性以及其他不确定因素等问题,提出一种神经网络滑模变结构控制方案。利用一个三层RBF神经网络和滑模变结构控制器实现了无刷电机伺服系统位置的精确控制。该方案综合径向基神经网络和滑模变结构算法的优点,对系统参数变化和外部扰动具有很强的鲁棒性,是一种较理想的智能控制策略。仿真结果表明控制器具有良好的动静态品质,工程实现简单,具有广阔的应用前景。