基于STM32的太阳自动跟踪控制系统的设计

针对步进电机在自动跟踪运行过程中失步引起的控制系统跟踪精度降低的缺点,文中设计了以ARM Cortex-M3STM32为微控制器,光电编码器为位置反馈元件的新型数字闭环控制系统;该系统根据太阳的高度和方位信息,结合实时天气状况,以PWM调速方式驱动电机,控制跟踪机构的水平、俯仰两个方向运动,实现对太阳位置的全跟踪;实验结果表明,此系统跟踪精度误差在0.5°以内,较传统的开环控制跟踪系统可以明显地提高系统的跟踪精度,且性能稳定、功能丰富、成本较低。     

基于MSP430的太阳光源跟踪控制系统设计

为了提高太阳能电池板的能量转换效率,提出了一种基于MSP430的太阳光源跟踪控制系统。系统设计原理采用光强比较法,硬件部分设计了光强信号采集电路、以MSP430为核心的主控制器、步进电机驱动电路等;软件部分采用模块化编程,加入数字滤波和控制算法。系统实现了刘信号采集与处理、电机驱动等模块的控制,能够快速准确跟踪太阳光源。运行实验结果表明,系统运行稳定,控制灵活,达到预期的设计目标。     

带有内部转子的自主水下航行器的跟踪控制

研究了水平面内自主水下航行器(AUV)的轨迹跟踪控制问题。AUV由主推进器和一个内部转子驱动,可视为欠驱动系统。建立了带有外界扰动及模型不确定性的系统数学模型。为了对侧向运动和偏航运动进行解耦,采用了一种坐标转换。基于Lyapunov直接法,针对转换后的模型设计了一种跟踪控制律以使得位置跟踪误差收敛于零点左右的一个球域内。考虑到电机控制系统中的干扰和误差,对转子电机进行了控制设计以实现系统跟踪误差的全局镇定。仿真结果表明控制律对建模误差具有一定的鲁棒性。     

基于STM32的板球平衡系统设计

以STM32F103为控制核心,电阻屏采集小球的位置信息并反馈给控制核心,然后利用PID电机控制算法控制X轴和Y轴的电机运行从而驱动平板运动,使小球能够按照手柄控制做相应的轨迹运动并停留在板子上。板球控制系统是一个极具价值的动力学系统,其目标是实现球稳定控制的同时高效的研究训练控制算法。本设计中给系统增加了抗干扰设计,使其稳定性有了显著的改善。     

以太阳为光源测量系统中精确跟踪太阳的方法

给出了通过计算太阳在天空中移动的轨迹控制步进电机主动跟踪和利用四象限探测器辅助校正来精确跟踪太阳的方法,并且通过在以太阳为光源测量大气中污染物浓度的实验研究中的实际应用,证明了该方法的可靠性和实用性.     

模型车激光导向的实验模拟

用实验模拟了模型车激光导向的原理。实验系统根据接收到的光信号的强弱,利用PWM改变电机转动的方向和速度,当光源偏离参考位置时,电机转速将变大或变小;当光源越界时,电机将反转。实验模型基本实现了模拟功能。     

海洋中尺度涡旋观测任务中的水下滑翔机协同控制策略

为了实现以水下滑翔机为平台,组队进行海洋中尺度涡旋的采样观测任务,提出了一种水下滑翔机队形协同控制方法．该控制方法可以使滑翔机能够完成以涡旋中心为圆心的预定圆形轨迹的循迹采样,同时在采样过程中能够使滑翔机保持任意预定的相对位置关系．首先,利用极坐标系对滑翔机的队形参数进行建模;然后根据队形参数提出对应的能量方程;最后通过最小化能量方程的导函数,制订相应的水下滑翔机航向控制律．通过建立仿真系统并对不同的轨迹参数进行仿真,在涡旋中心恒速运动和变速运动的情况下,载体均实现了对涡旋区域内不同半径圆形轨迹的跟踪采样观测任务,证明了该方法能够满足圆形预定轨迹上滑翔机队形保持的要求,为进行海洋中尺度涡旋区域组队观测采样提供了一种有效的队形控制方法．     

电机伺服系统中的数字控制技术研究与实现

针对伺服电动缸系统巾电机频繁正反转时,存在的推杆相位延迟及幅值误差,将伺服电机编码器的反馈信号引入基于FPGA的运动控制卡中,在驱动器的外部构成一个数字闭环,并在控制卡中运用模糊PID和超前补偿控制,实时修正电机的运行误差;详细介绍了系统的基本控制原理,并通过比较伺服电动缸运行不同轨迹时校正前后误差,证明了该方法先进实用,可进一步提高伺服跟踪精度.     

基于TwinCAT及VC++的水下发射系统研究

针对水下15 m的发射系统,从系统硬件设计和系统软件设计两部分对其进行运动控制。其中,硬件主要基于TwinCAT进行下位机控制设计,用于实时控制电机并将电机的运动状态实时传输给上位机管理软件;而软件则是基于VC++进行上位机管理系统设计,其作用是将控制信号准确地传输给下位机并实时接收下位机反馈的点击运动信息。着重分析了VC++与TwinCAT之间的通信,使其能够根据用户需求进行相应的轨迹运动。通过搭建实验平台,对水下发射装置进行不同轨迹运动试验。实验结果表明,基于TwinCAT和VC++设计的水下控制系统能够精确地控制发射,满足用户不同的运动需求。     

基于动态运动基元的轨迹学习方法

针对动态运动基元轨迹学习方法得到的学习轨迹终点值存在较大位置误差的问题,提出一种通过增大动态运动基元积分步数来减小位置误差的方法.通过以正弦轨迹、斜坡轨迹为示教轨迹的仿真实验验证了该方法的有效性.针对动态运动基元学习轨迹起始值与目标值相同时得到的学习轨迹恒为直线的问题,提出一种分段式轨迹学习方法.以轨迹极值点为分界点将学习轨迹分割为多段初始值与目标值不同的轨迹,通过仿真实验验证了该方法的有效性.     

月球六分之一微重力环境模拟装置的设计与实现

为了对在月球上工作的机械臂进行地面仿真实验,设计并实现了一套悬吊式的、以视觉伺服方式作为随动控制系统的月球六分之一微重力模拟装置;为了能够满足高精度、大视场、大景深、高频率的成像条件,设计了以LED光源主动发光为基础的目标标志器以及基于激光测距仪及双相机多传感器融合的视觉测量系统,提出了一套目标识别、检测和位置测量的方法;采用PMAC运动控制卡作为执行机构的控制器,实现对电机的数字PID控制;经过试验验证,所设计的系统操作简单、运行稳定、微重力模拟精度高。     

两维程控太阳跟踪器控制系统的研制

通过对太阳运行轨迹理论的分析和研究,确定了太阳跟踪器的运动数学模型,并就其不同的天文算法公式进行了比较和选择,以保证系统的跟踪精度。在此基础上针对太阳跟踪器的控制原理,提出了系统的技术方案,详细阐述了控制系统的软件平台和硬件电路的设计。试验结果表明:两维程控太阳跟踪器的性能指标完全满足应用要求,运行稳定可靠,能适应各种复杂环境条件,这将在气象观测、高精度太阳跟踪测量以及太阳能源利用等领域有重要和广泛的应用。     

高精度Stewart平台运动控制系统设计

为实现Stewart平台的高精度运动控制,设计了基于运动学模型的运动控制系统。在工作空间中使用梯形速度曲线进行轨迹规划,通过位置反解得到关节空间中各支腿的规划轨迹,设计位置—速度双环控制器控制支腿跟踪各自轨迹。为抑制外部扰动,提高鲁棒性,使用基于模型辅助线性扩张状态观测器的自抗扰控制器作为速度环控制器。为在保证轨迹跟踪精度的同时,加快系统镇定速度,使用分段积分重置PI控制器作为位置环控制器。将所设计的控制器应用到实际控制系统中,并进行了运动控制实验。实验表明:在所设计控制系统的控制下,平台运行平稳,并能够较快稳定到目标位姿。     

基于扩展卡尔曼滤波的移动机器人变结构线性化复合跟踪控制

研究了移动机器人轨迹跟踪控制问题,通过坐标变换将轨迹跟踪问题转化为误差系统的镇定问题.基于反馈线忡化和变结构控制思想提出一种复合有限时间变结构线性化跟踪控制算法,其首先使误差系统驶向角初始误差伙速收敛到滑模边界层,然后采用连续状态反馈控制律来实现驶向角议差的无抖振快速镇定,同时将原误差系统转化为低阶系统;其次针对低阶系统设计了位置误差的状态反馈控制律,实现了位置误差的有限时间镇定.针对有系统噪声和量测噪声的误差系统,利用扩展卡尔曼滤波(EKF)进行误差状态估计,并以估计值构成反馈控制律.通过数值仿真验证了控制策略的有效性.     

水面救助机器人轨迹跟踪方法研究

为了拓展水面救助机器人的作业范围,使机器人按照预定的轨迹运动,研究了机器人的轨迹跟踪问题;文章提出了将PID算法和视线法相结合,实现了水面救助机器人的轨迹跟踪;开发了基于Google Earth交互平台,利用Windows Hook技术和KML文件实现了在GE地图上目标轨迹的绘制和机器人运动轨迹的绘制,并对轨迹跟踪的误差进行了分析。     

基于MRAC方法的直线电机的位置角度校正技术

分析了直线电机的位置角度误差对直线电机的输出电流的影响;为了消除直线电机的位置角度误差,作者在基于模型参考自适应控制方法的基础上设计了一套直线电机的位置角度校正系统.由于该校正系统中的位置角度误差补偿器采用不受位置角度影响的输入量对位置角度进行校正,所以可以在现有位置角度测量的基础上实现对位置角度的准确校正,为在现有直线电机和低精度光栅尺的情况下获得尽可能高的控制精度提供了保证.仿真和实验结果显示,采用位置角度校正后,直线电机可以实现对力矩电流的精确控制,而且位置角度误差能够被校正.     

直流直线电机保证精度的自适应全维状态观测器极点配置

直流直线电机在加速动态过程以及稳态时,有较大的速度跟踪误差和稳态误差.提出一种保证动态跟踪精度和稳态精度的自适应全维状态观测器极点配置方法,以提高直流直线电机在运动过程中的加速动态跟踪精度及稳态精度.其主要思想是在直流直线电机系统中安装直线测速装置及位置传感器,用来获取电机的速度状态和位移状态,结合电机输出构造全维状态观测器,配置控制系统期望的零极点,同时,在整个系统之前加入增益矩阵,对其稳态误差进行补偿,最后通过自适应调节器根据电机运行状态不断调节全维状态观测器、反馈控制律及增益矩阵,用以减小系统动态跟踪误差和稳态误差.将设计出的算法用于二段式风机叶片拼装系统激光引导定位装置中,Matlab仿真及实际应用结果表明:该控制算法能够更好地跟踪电机的速度,提高了系统的动态跟踪精度和稳态精度,闭环系统鲁棒性更强.     

PLC在步进电机控制系统中的偏差校正方法

PLC以其稳定可靠,在伺服控制系统中得到广泛的应用。在PLC控制的步进电机驱动机械手运动时,如果相邻两路径的速度方向相反,运动中将会产生严重的位置偏差,如何提高控制精度成为控制的重点和难点。本文对运动误差形成的原因进行了分析,并提出了一种轨迹处理的新方法。     

基于ARM7的太阳自动跟踪简易控制系统设计

为了提高太阳能利用率,设计了一种基于ARM7的太阳自动跟踪简易控制系统;该系统利用32位ARM嵌入式微处理器LPC2131为控制器,采用光电跟踪和定时跟踪相结合的控制方式;以步进电机作为驱动机构,通过控制跟踪的机构水平、俯仰两个方向运动,实现对太阳的全跟踪;仿真和试验结果表明,该控制系统的跟踪精度误差在1°以内,能够满足太阳自动跟踪的需要,且性能稳定、功能丰富、成本较低,可以为太阳能飞行器的太阳自动跟踪控制工程研制提供参考依据。     

基于DSP的电机伺服系统中的模糊PID控制

在电机控制的电动缸往返运动的伺服系统中,电机频繁换向会产生电动缸的幅值响应误差,严重影响了系统的控制精度.针对这一情况,采用新型DSP芯片TMS320F28335的eQEP模块和编码器来实时检测电机的运行位置,并将一种模糊PID技术引入其中,实时修正电机的运行误差,提高了系统的动态性能.详细介绍了系统的组成及控制原理,...