基于ARM+DSP的仿昆虫机器人控制系统设计

论述了一种仿昆虫机器人控制系统的嵌入式解决方案,采用ARM+DSP双处理器体系结构,充分发挥ARM接口丰富、通信灵活,DSP控制能力强特点。详细给出了系统软硬件结构及相关通信方案。该系统软硬件可裁,具有良好扩展性、实时性、灵活性等特点。     

仿人机器人的视觉伺服控制系统

本文讨论了仿人机器人 BHR-1的视觉伺服控制系统。利用视觉伺服实现 BHR-1对运动物体的实时跟踪和定位。     

基于立体视觉与姿态识别的天轨机器人 跟踪伺服控制

针对双足机器人步态训练平台自动化程度低,调试步态的过程中单人操作时辅助机器人行走和状态信息实时观测协调困难的问题,该文提出了一套基于立体视觉和姿态识别的天轨机器人跟踪伺服系统。首先利用双目相机取景,对左右目相机画面进行匹配后获取图像中每个像素点的深度信息,基于获取到的带有深度信息的图像,对双足机器人的姿态进行识别,获取每个关节点的深度信息,根据关节深度信息判断双足机器人运动状态制定跟踪策略进行伺服控制,由于引入了姿态识别,可以根据双足机器人的姿态变化实现更高程度的自动化跟踪保护。实验结果表现出高自动化程度和高动态的跟踪表现。     

状态切换UKF的飞行器姿态确定算法

针对全维无迹卡尔曼滤波(UKF)算法状态维数倍增所带来的计算负担加剧的问题,提出一种过程和量测不相关的状态切换UKF算法.该算法通过在预测和量测阶段选取不同的状态变量,降低实时滤波的状态维数及Sigma点的选取个数,减小了计算量,提高了运算速度.针对姿态确定中四元数规范化限制,给出一种参数切换算法,在滤波过程中通过四元数与修正罗德里格斯参数实时切换,解决了四元数加权均值和协方差奇异性问题.针对SINS/CCD姿态的仿真实验结果表明,与全维UKF算法相比,状态切换UKF算法估计精确度相当,估计时间缩短了约1/3.     

仿人机器人混联灵巧手臂设计及运动学逆解研究

以在轨服务仿人灵巧机械臂为研究背景,提出一种混联结构的仿人机器人灵巧手臂,并研究了具有自然姿态的运动学逆解方法。采用2-DOF球面并联机构前后串联转动低副的混联结构布置传动链,力图在载荷质量比、刚度及灵巧性上取得更好的性能。根据结构特点推导了正运动学解析解,并利用神经生理学感知运动模型联合在线PD补偿方法获得符合人类手臂自然姿态的逆运动学最优解。进行了轨迹跟踪仿真与手臂伸出定位试验,试验过程中机械臂样机近似保持着人类手臂的自然姿态,结果验证了运动学分析及所提方案的有效性与工程适用性。     

深海姿态系统的设计与实现

本文设计了一种基于MPU9250九轴数据传感器的深海姿态系统解决深海仪器姿态监测的问题,并进行了实验测试验证。系统采用STM32F103C8T6作为主控制芯片,采集MPU9250九轴数据,通过软件算法快速解算出当前的实时运动姿态,并利用三轴加速度数据计算出与自然坐标系Z轴的倾角。系统设计有存储模块及实时时钟模块,可以实时将设备的运动姿态、倾斜角度实时记录到存储模块中。并且根据深海仪器使用环境要求,结合有限元设计方法,设计深海耐压仓。实验结果表明：该姿态系统可以实现对深海仪器姿态及倾角的检测,精度可达0.5°,耐压可达4000米水深。     

机载多电磁矢量传感器的飞行器姿态优化估计

实现对飞行器飞行姿态的快速精准估测是成功执行任务的重要保障。为提高飞行器飞行姿态估测的精准性和快速性,考虑到多重信号分类(multiple signal classific-ation algorithm,MUSIC)算法在谱峰搜索的时候计算量大且速度慢的特点,提出了在谱峰搜索中应用改进的粒子群算法。首先依靠飞行器机身上的各电磁矢量传感器的姿态位置与来自地面基站上所传送的信号信息之间的变化规律,形成MUSIC算法中所需要的导向矢量,建立由电磁矢量传感器组成的信号接收阵列的电磁波信号数学模型表达式,求出协方差矩阵,将矩阵的特征值进行分解得到噪声子空间,构造出姿态空间谱函数来完成信号空间谱的建立和谱峰搜索,从而得到表征姿态的唯一谱峰。最后通过仿真实验验证表明,在谱峰搜索应用改进粒子群算法能够有效的提高飞行姿态的估测精度和搜索速度。     

微电脑鼠伺服控制器的设计与研究

针对微电脑鼠在复杂迷宫中快速自动寻找最短路径,并快速冲刺终点等特性,提出了基于可编程全数字运动控制芯片LM629和智能型功率驱动芯片L6207微电脑鼠伺服控制器的构建方法,并对控制器的软硬件进行了分析与设计。实验表明该控制器可以满足微电脑鼠高速、高精度伺服控制功能要求。     

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PSO-TSM的伺服电机精准调距控制

球(扁)形药是狙击枪弹的重要动力能源,其弧厚一致性直接关系到枪弹的弹道性能。目前球(扁)形药的挤压成型工艺主要应用于橡胶行业的开炼机,虽能实现功能性挤压,但存在挤压精度低、成型一致性差等问题。针对上述问题,开发了一套基于粒子群优化-终端滑模(PSO-TSM)的挤压机辊距智能调节系统,该系统采用粒子群优化(PSO)算法对终端滑模(TSM)控制器中多参数进行迭代优化,达到精确调节辊距、提高弧厚一致性的目的。通过挤压试验验证,与开炼机相比,球(扁)形药药粒弧厚误差控制在±0.02 mm,挤压合格率达到95%以上。     

基于TMS320F2812的电动变桨系统控制器的设计

以国电电力太仆寺旗蜗牛山风电厂3 MW风电系统为研究背景,针对兆瓦级风电机组电动变桨伺服系统的功能要求,以TMS320F2812为核心,对电动变桨控制器的软硬件进行了研究与设计。实验表明,本设计完全满足对电动变桨控制系统中的伺服电机的变频调速进行有效的控制的要求。     

交流伺服系统可重构控制器设计方法的研究

在交流伺服系统控制领域中,交流伺服系统控制器多为一个控制环一种控制策略,这导致了它的应用范围较窄.为了克服这缺点,提出一种交流伺服系统可重构控制器的设计方法,该控制器的各个控制环由多种控制策略组成.在应用时,根据伺服系统对性能的要求,结合给出的控制器策略选择依据和设计过程,对控制器的策略进行灵活重组,形成新的控制器以满足系统期望的性能要求.对提出的可重构控制器的设计方法进行仿真分析,仿真结果证实这种方法是有效的.     

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统

根据三相交流直线永磁同步伺服电机的非线性动态模型,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿.仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对负载扰动、电动机参数变化都具有较好的鲁棒性.     

伺服控制系统中模糊免疫PID控制器设计

设计一种基于FPGA平台的模糊免疫PID控制器的硬件实现方式,该控制器将模糊免疫PID算法的抗干扰性、鲁棒性与硬件实现的实时性有效的结合起来,提高了伺服控制系统的性能.首先对模糊免疫PID算法进行了介绍和数学推导,然后采用离线计算,在线查找表的方法实现模糊免疫控制.基于Verilog语言设计PID控制器,完成时序仿真测试.数据表明控制器设计过程合理,仿真结果正确,改善了传统PID控制器的性能,是小型系统智能控制一种新的有效途径.     

基于QFT的永磁同步电机伺服系统PID控制器的设计

针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统在运行过程中因转动惯量变化而带来负面影响的问题,提出了基于定量反馈理论(QFT)的PID控制器的设计方法。通过将转动惯量视为参数变化量,从而获得了被控对象的不确定性模型,然后设计性能指标,运用QFT,在Nichols图上合成了PID型控制器。仿真和试验结果表明,所提方法有效改善了PMSM伺服系统转动惯量变化带来的影响,提升了系统的鲁棒性。最后,通过与PI控制器的对比表明了其优异性。     

永磁直线同步电机伺服系统鲁棒反步控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统强鲁棒性、高控制精度的要求,提出一种鲁棒反步控制器。为了解决常规PID跟踪精度不高、参数调节难度大及鲁棒性差的问题,将自适应控制与反步控制结合。利用自适应机制实时估计系统的扰动,去除了反步控制设计过程中对外界扰动上界的要求,同时克服了控制律高频抖振的问题。同时,分析了闭环反馈系统中高频噪声的特性以及对系统的不利影响,使用低通滤波器来抑制高频噪声。最后,在Googol公司的试验平台上,通过与一种改进的PID对比,验证了设计的鲁棒反步控制器的可行性以及抑制高频噪声的有效性,可为先进控制理论的工程化提供参考。     

基于DSP的永磁同步电机伺服装置设计

介绍了以TMS320LF240为核心的PMSM伺服控制装置设计,包括永磁同步电机的矢量控制方法,以及DSP及旋转变压器—数字转换器电路的硬件设计和积分分离PID,M/T法测速的软件设计方法。实验结果表明,该伺服装置达到了较高的速度/位置响应速度和控制精度。     

基于尼科尔斯PID设计方法的负荷频率控制

为解决互联水电系统负荷频率控制(load frequencycontrol,LFC)问题,及保持互联电网系统频率、联络线功率及区域控制误差(area control error,ACE)的稳定,根据闭环系统谐振峰值与系统响应最大峰值之间的关系,构建一个与系统参数及控制器参数都相关的优化问题,通过该问题的求解获得控制器参数与系统参数之间的数学关系,针对水轮发电系统非最小相位特性,通过串加比例–微分(proportional-derivative,PD)控制方式降低系统阶次,设计尼科尔斯(Nichols)曲线的比例–积分–微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器。基于模型参数扰动和负荷干扰的仿真结果表明:尼科尔斯PID控制器能快速调整系统频率偏差、联络线功率偏差及ACE为0,具有良好的鲁棒性能和抗负荷干扰性能,系统过渡过程性能明显优于传统PID调节器结果。     

基于单DSP的多电机控制系统

随着DSP技术及芯片业的迅速发展,DSP的价格越来越低,性能越来越高,其应用也更多地渗透到民用领域当中.介绍一种无刷电机控制系统,此系统将近年来发展迅速的无刷直流电机与DSP控制技术相结合,只采用一片DSP控制器实现对2台稀土永磁无刷直流电机的控制,具有成本低、性能高的特点.主要应用于医疗行业.