无人机用电动舵机控制系统设计

介绍一种无人机用机电一体化电动舵机控制系统。舵机结构采用无刷直流电动机、谐波减速器、联轴器、旋转变压器、摇臂串联的布局,结构紧凑、体积小。控制器以DSP+CPLD为核心架构,采用PI控制算法、位置保护和电流保护逻辑,增强了系统的可靠性。驱动器采用智能功率模块实现,简化了电路设计。实验结果表明,该系统满足控制性能要求,具有高功率密度的特点。     

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。     

一种无人机伺服舵机的设计

1硬件组成舵机是无人机飞行控制系统的重要组成部分 ,也是飞机的执行机构 ,飞机的各种运动都要靠舵机带动舵面偏转来实现。舵机实际为一位置伺服系统 ,根据技术指标要求 ,我们在舵机设计中采用了非线性最大速度控制技术和ＰＷＭ技术。其原理如图 1所示。舵机主要由伺服放大器、ＰＷＭ功率模块、直流伺服电机及测速发电机组、谐波减速器、位置反馈电位器、输出摇臂等部分组成。图 1　伺服舵机原理框图2电磁兼容和可靠性设计舵机是机电一体化部件 ,在有限的体积内集成了电机、减速器、电子元器件、ＰＷＭ大功率驱动模块、印制板、机械壳体等零…     

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。     

电动舵机用永磁容错电机的设计研究

研究了一种电动舵机用永磁容错电机,分析该容错电机的设计思路,根据技术指标完成电机的初步设计。建立电机的有限元仿真模型,研究槽口尺寸和斜槽对电机性能的影响,优化电机的结构参数。对优化后的永磁容错电机进行样机实验,实验结果验证了该设计的正确性。     

一种无人机用数字无刷电动推缸的设计

实现了一种无人机(UAV)用数字无刷电动推缸,采用TMS320F2812型数字信号处理器(DSP)作为控制核心,以线性可变差动变压(LVDT)器作为反馈装置,以无刷直流电动机作为伺服电机,以滚珠丝杠副+摇臂机构作为执行机构以实现力矩的传递、直线运动和旋转转动的相互转化,实现了伺服系统的高实时性、高可靠性、高精度。试验测试结果表明,该系统对于1°/20 Hz输入信号的相位延迟为34.93°;对于10°阶跃的稳态误差达到0.08°;在20 N·m负载力矩加载条件下,角速度达到450.2°·s~(-1)。     

无人机的舵机数据采集方法研究

针对无人机半物理仿真中多路舵机传感器的电压采集,以VC＋＋可视化语言为开发工具,设计了一套基于PCL_812PG采集卡的数据采集软件。软件采用了WM_TIMER和多媒体定时器两种定时采集方式,实现了采集数据的实时显示、存储等功能;最后给出了两种方式下的采集数据对比。结果表明,在采样频率要求较高的情况下,WM_TIMER“丢秒”较严重,而多媒体定时器非常准确,精度达到ms级,很好地完成了数据采集的目的。     

一控四电动舵机控制器设计

电动舵机作为飞行器的执行机构,其体积重量的减少可提升飞行器的性能。论文分析一控四电动舵机伺服控制器结构方案和控制策略,以DSP TMS320F2812和功率芯片IR2136为核心,实现单一控制器控制四套无刷直流电动舵机相互独立工作。研究电动电机系统三闭环变参数控制技术,采用电流环、转速环和位置环全数字变参数PID控制策略,实验验证了系统设计的正确性。     

无人机舵机HIL仿真方法研究

为简化编程及优化控制律,介绍了一种无人机舵机的HIL实时仿真方法.详细设计了系统硬件,构建了基于Simulink的舵机控制系统HIL仿真模型,可实时在线调整模型参数及监视仿真数据,实现了舵机的位置随动控制.实验结果表明,系统具有较好的实时性,能够较全面验证舵机控制软件的可靠性,加快了舵机及无人机的研制.     

一种冰箱用一体式冷凝风道结构设计与应用研究

通过分析现有大容积风冷冰箱冷凝模块的设计现状,从风扇支架、冷凝风道、冷凝器以及固定方式等方面进行技术方案的优化改进,设计出一种冰箱用一体式冷凝风道结构。结果表明,一体式冷凝风道结构是集风扇支架、冷凝风道以及冷凝器安装结构为一体的创新设计,微通道冷凝器边板设计有与一体式冷凝风道对应的固定孔,可以确保冷凝风扇扰流的冷凝风全部扫掠过微通道冷凝器的表面,进一步强化换热效果。该种一体式冷凝风道结构具有结构整体尺寸小,安装方便,成本低等优点,可以满足更宽容积段的大容积风冷冰箱的冷凝模块设计要求。     

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...     

小型电动舵机用永磁无刷直流电机设计

永磁无刷直流电机结构简单,用电子换向代替机械换向,具有效率高、可靠性高、寿命长等特点.文章对某小型电动舵机用永磁无刷直流电机进行了有限元电磁仿真设计,分析了电机定子斜槽、霍尔元件安装位置对电机动态性能的影响,对工程应用具有一定的参考价值.     

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。     

一种太阳能无人机用MPPT控制器

太阳能无人机的能源系统由太阳电池阵、储能电池组、控制器以及配电器组成,由于安装太阳电池的飞机机翼外形为多曲面形状,安装于其上的太阳电池在同一时刻所受光照强度不同,这就造成不同子阵之间的电流不同,按照传统的方法直接互连达到指定电压,则太阳电池各个子阵之间必然发生工作点相互钳位问题造成系统发电能力降低,在太阳高度角较低的早晚时刻甚至造成能源系统失效。提出了一种升降压型MPPT控制器,该控制器由H桥式DC-DC电路组成,在输入端控制器实时追踪太阳电池的最大工作点,在输出端控制器根据外部电路情况通过升降压变换,使多模块之间实现工作点匹配,从而实现太阳电池阵功率的最大程度输出,提升能源系统发电效率,给出了控制器的追踪算法,控制逻辑,并对可行性进行了分析。     

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。     

航天大功率无刷电动舵机控制器研究

分析了航天大功率无刷直流电动舵机的工作特点,设计了一种基于DSP+ CPLD+IPM的电动舵机控制器.主要完成环路计算,信号的采样、滤波和综合以及故障保护,还提出了高可靠性的上下电管理方法,给出了相关硬件设计和程序设计框图,试验结果证明该舵机控制器具有精度高、响应速度快、可靠性高的优点.     

电动舵机单闭环控制系统研究与设计

为提高电动舵机结构紧凑性,实现电动舵机的单位置闭环,对无刷直流电机驱动与控制策略展开研究。首先,根据无刷直流电机数学模型及PWM驱动逻辑建模,以电路工作原理为基础,对相电流及机械特性进行理论分析。然后,为提高控制精度及抗扰性,提出高频限制二自由度控制算法,并讨论系统稳定性要求。最后,通过仿真表明,单极性驱动下电机具有较好的起动特性,有利于提高控制精度;8°阶跃及200°/s斜坡响应,在频率400 rad/s内闭环相角优于二阶系统;2 rad/s下正弦信号跟踪误差0.027°,结合电位计误差满足精度0.3°要求。无刷直流电机单位置环舵机方案满足系统指标要求。     

导弹电动舵机免疫切换跟踪控制技术研究

在研究了某导弹电动舵机系统的结构特点与数学模型的基础上,结合人工免疫原理与切换控制技术,提出了免疫切换跟踪控制器,给出了控制器的设计方法.实验与仿真结果表明所设计的免疫切换跟踪控制器对导弹电动舵机系统中的饱和非线性有很强的鲁棒性,同时能有效降低常规切换控制所产生的抖振,改善动态品质,提高导弹的位置跟踪性能.     

电动舵机伺服控制器的设计与研究

以TMS320F2812 DSP为核心,永磁同步电动机+滚珠丝杠为作动执行机构,采用id=0控制策略,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,完成对舵机系统的矢量控制.针对机械谐振、力矩耦合及电气参数波动等非线性因素的影响,采用结合模糊控制规则的抗积分饱和PID控制器.实验结果表明,该系统具有控制精度高、响应速度快和跟踪能力强等特点.     

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。