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。     

机电一体化灵巧舵机控制器设计

随着飞行控制系统多电/全电化的发展,电动伺服系统要求具有结构紧凑、可靠性高等特点。设计了一种一体化、高可靠的电动舵机控制器,主控单元采用DSP+CPLD为核心控制架构,逆变驱动采用集成全桥芯片实现。通过设计过流保护、故障自检等机制增强了系统可靠性。通过对主电源设计两级共模、差模滤波,主控信号数字隔离,提高了系统的抗干扰能力。试验结果表明所设计的电动舵机控制器具有结构紧凑、工作可靠的特点。     

基于PGK的旋转舵机控制器设计与仿真

舵机是制导炮弹的重要组成机构,介绍了一种新型旋转电动舵机控制系统,采用无刷直流电机作为执行机构。从原理分析、系统建模、控制仿真三个方面进行了详述。采用位置环、速度环、电流环三闭环控制策略,利用Matlab/Simulink进行了建模仿真,仿真结果表明这种新型弹用旋转舵机系统完全可以满足我们的应用需求,验证了该舵机系统的可行性,为我们的工程研究打下坚实的基础。     

一种集成驱动的高可靠舵机控制器设计

机载系统高度综合化的发展趋势要求作动机构及其控制器满足体积小、重量轻、高可靠、高动态等需要。本文设计和实现了一种以DSP+CPLD为核心控制架构的舵机控制器。该控制器采用内部集成全桥逆变的智能功率驱动模块,简化了驱动电路,实现了控制驱动的小型化。通过对驱动和通讯信号进行隔离处理,并设计了过流保护、限位保护、电源故障保护、驱动故障保护等多重故障处理机制,增强了控制器可靠性。通过设计主电源两级共模、差模滤波器,并优化电路设计、布局、走线,改善了系统电磁兼容特性。测试结果表明舵机控制系统的各项性能指标均达到设计要求。     

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。     

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。     

一种四轴舵机控制系统关键技术研究

在分析舵机控制基本原理的基础上,确定了舵机控制策略。针对超小型全数字四轴舵机控制系统中的关键技术进行了研究,提出了一种以单片FPGA为控制核心、以SA305为功率驱动元件的硬件实现方案,给出系统的总体架构框图。重点阐述了基于FPGA的PI调节器实现方法、基于FPGA的多路串行AD转换器读写控制、E2PROM的接口控制实现方案和电流截止保护的实现方法等关键技术。试验表明,该舵机控制系统具有良好的控制性能。     

舵机带宽测试系统设计与试验方法研究

舵机的性能直接影响无人机系统闭环综合特性和飞行安全,针对现阶段常用数字舵机未提供带宽指标的现状和控制律设计的实际需求,介绍了频域响应法进行舵机带宽测试的原理和采用相关测量法进行试验数据处理的方法,提出了利用无人机自身设备集成舵机带宽测试系统的设计思想和方案,总结了测试流程和注意事项,并以某型数字舵机为实例,将测试得到的频率特性数据与舵机标准二阶数学模型进行比较,分析发现测量系统存在时间延时导致相位误差较大,最后给出了舵机带宽修正方案,得到最符合实测结果的舵机标准近似二阶数学模型,从而得到该型舵机空载和带载情况下带宽和阻尼比指标,对指导无人机舵机选型和控制律设计优化提供了技术支持。     

矢量发动机电动舵机系统建模与仿真

以某型固体矢量发动机的舵机系统为研究对象,对此舵机系统进行数学建模,并通过FL U EN T计算出不同舵偏角情况下的舵机负载.利用MATLAB/Simulink进行系统仿真,分别采用PID及模糊PID控制方法.仿真结果表明,模糊PID控制器提升了系统的响应速度,减小了系统的超调量,缩短了系统的反应时间.     

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。     

基于工控机的控制舱综合测试系统

为解决某型导弹控制舱自动化测试问题,研制了一套基于工控机为核心的控制舱测试系统。测试系统采用高性能数据采集卡对舵机响应时间进行实时的DMA采集;采用机械部件与光电耦合传感器相配合的方法对舵机舵偏信号的响应时间与舵偏极性进行间接测量;使用Visual C＋＋6.0开发相应的测试系统控制软件,实现了舵机产品的参数测量及合格性判断。通过实验比对原测试系统与新测试系统对同批次产品的测量数据,验证了新测试系统的可靠性与准确性,证明新控制舱测试系统有效提高了舵机产品的测试精度和效率。     

基于DSP的直流伺服电机驱动电路研究与分析

介绍了一种基于DSP的直流伺服电机的功率驱动电路。电路设计是基于实际工作系统下的舵机驱动电路总体设计,分别对该驱动电路中光电隔离电路、电机驱动电路、H桥逆变电路及过流保护电路模块进行分析、设计,对整体电路进行可靠性试验验证,经试验证明,该设计可满足舵机设计要求,能在航空系统稳定、可靠工作。     

基于红外传感器路径识别的小车设计

本文采用飞思卡尔MC9S12DG128B单片机作为控制核心,通过反射式红外传感器、编码器,滑动变阻器分别进行路径、行进速度、舵机转向角度的检测。MCU采用PID算法,对小车的舵机转向角度及行进速度进行实时控制,实现了整个系统的双闭环控制。该系统实时性好,在比赛中取得了预期的效果。     

多通道舵机高低温测试系统的设计与实现

舵机是导弹控制系统的重要执行机构,为实现对舵机的高低温性能测试,设计舵机高低温测试系统。本文从系统硬件组成、软件设计、模拟信号产生、采集、回放等功能的实现方法进行了阐述。系统具有较好的测量精度和较高的自动化控制水平,为舵机的性能测试提供了一个良好和完整的测试环境。该系统已投入使用,测试效果良好,达到了设计要求。     

基于LabWindows／CVI的电动舵机自动化测试系统设计

舵机是高精度位置控制系统,是飞行器飞行控制系统中的伺服机构。根据电动舵机的测试需求,为实现对电动舵机空载和加载性能的测试,设计了一种基于LabWindows／CVI的自动测试系统。详细论述了电动舵机自动化测试系统的硬件、软件和功能组成。该系统应用虚拟仪器、LXI总线、多线程同步等技术,可以进行多个测试单元的同步测试,准确快速完成电动舵机性能测试。应用结果表明,该系统具有测试精度高、覆盖性广、通用性强、易扩展升级和全程自动化测试的特点。     

永磁无刷电动舵机的模糊滑模变结构控制研究

针对滚珠丝杠的电动舵机减速传动机构,建立基于永磁无刷直流电机的电动舵机模型,采用滑模变结构控制设计控制器。对于控制系统抖振问题,提出采用模糊算法抑制抖振的解决措施,并通过仿真验证了算法的有效性。仿真结果表明,电动舵机系统能平稳快速跟随指令变化,满足使用需求。     

小型无人机舵机测试系统的研究

在小型无人机项目研制生产和鉴定试验阶段,舵机测试系统可用于总装过程中舵机摇臂的调整、总装后的系统测试及飞行后的系统测试,以检查舵机的状态,维护无人机安全.本文研究的舵机测试系统由舵机测试设备、示波器、地面站操控设备和电源组成,可完成舵机的供电、标定、转动测试,以及工作电压和电流的监测.经试验表明,该舵机测试系统可有效完成对舵机状态的检查,保证无人机的安全.     

基于DSP无人飞行器数字舵机控制仪研究

介绍了某型无人飞行器数字舵机控制仪的研究。由于数字舵机是一个复杂的机电一体化系统,使用的模拟式舵机控制器的控制参数不易调整,且用于调整参数的电位器极易出现故障,设计了一套基于TMS320F2812的数字舵机控制系统,同时分析了其结构组成,控制方案、控制器软硬件设计;不但在体积上有所缩小,而且简化了系统外围设备,降低了系统的功耗,控制性能比模拟式舵机更加优良,增加了控制器的准确性以及可靠性,对电动机的发展具有较大的实用意义和工程价值。     

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。     

一种集成化多舵机控制器设计

针对传统弹上舵机伺服系统一般相互独立,系统结构复杂,线路繁琐等问题,提出一种集成化的多舵机控制器的解决方案。采用高性能的DSP、CPLD作为控制单元,以智能驱动芯片作为电机的驱动单元,采用电流传感器以及磁性角度传感器作为传感器单元,将原本4套舵机控制器的功能进行整合,实现控制器的简化,降低了系统的复杂程度。相关实验测试对位置角度及控制性能进行了验证,系统控制性能理想。