基于DSP的转台用永磁交流伺服控制系统设计

介绍了用于速率转台的交流伺服控制系统原理;在此基础上设计了基于TMS320F2812的速率转台用永磁交流伺服控制实验系统,并给出了系统设计的软硬件实现及实验结果.     

基于单神经元PI的转台伺服控制系统设计与应用

为了提高伺服控制系统的精度,在综合考虑传统算法优缺点的基础上,设计并实现了一种基于单神经元PI的伺服转台控制系统。该系统采用SICK绝对式多圈编码器作为转台转动位置的检测工具,并把转台的位置输入到系统中形成闭环控制;其中位置环采用了单神经元PI算法取代传统的PI算法,并采用可编程逻辑控制器(FPGA)实现了上述算法;搭建了伺服控制系统的试验平台。试验结果表明,该转台的置位精度及转速的平稳性得到了有效提高。     

仿真转台控制系统μ综合应用研究

为了研究某型仿真转台系统的鲁棒控制问题，分析了转台系统中主要不确定性，建立了转台系统舍结构和非结构的混合不确定性数学模型，根据系统的性能指标和不确定性模型．将结构奇异值理论应用于转台伺服控制系统设计中，讨论了伺服控制系统μ综合设计中加权函数的选择问题，给出了具体的选取原则。设计结果表明，采用μ综合方法设计出的H∞控制器不仅可以将这类控制问题的闭环性能指标以性能权函数的形式给出，而且还保证了系统的鲁棒性能，实验证明了本方法的有效性。     

光电设备伺服转台的Stribeck摩擦参数测量

为克服转台低速运动时摩擦力测量不准确的缺点,设计了具加速度计的摩擦力测量系统以实现精确测量.利用加速度计测量的启动加速度,获得伺服转台的所需驱动力矩,利用霍尔传感器获得驱动电流,获得电机的总的驱动力矩,从而获得伺服转台的干扰力矩.测量中转矩纹波对摩擦力的测量影响巨大,其主要由机械及电气因素引起,具有周期性特征,设计了数字滤波器误差滤除,获得摩擦力矩的有效值,进而采用非线性最小二乘拟合出摩擦力矩的Stribeck参数,最后在光电设备转台中实验.结果表明,将测量得摩擦力矩加入原有伺服转台模型中,正弦引导时,可准确表现出转台位置秃顶及速度反向“0”速点不连续的现象,仿真与实验的速度误差有效值为0.044°/s,相关系数达0.990 9,位置误差有效值为0.026 5°,相关系数达0.995.该测量系统及方法可有效精确测量出伺服转台的Stribeck摩擦力矩,该测量方法亦可用于其他光电设备摩擦力矩测量.     

高精确度飞行仿真转台内框控制摩擦补偿研究

为了实现高精确度飞行仿真转台直流力矩电机驱动内框的低速伺服目标,提出了在输入前馈和闭环PID控制的复合控制基础上构建Stribeck摩擦模型的等效控制电压模型进行摩擦超前补偿策略.首先针对转台内框伺服特性分析设计了复合控制策略;其次针对常规基于Stribeck模型摩擦补偿方法的不足和实验法辨识模型参数难的特点,提出利用转台内框本身的部件直接测定摩擦超前补偿的控制电压模型,并给出了3个关键参数的测定办法;最后将设计好的控制器用于内框低速伺服.实验结果表明,系统响应幅值为0.03°,频率为0.000 5 Hz三角波时跟踪误差在95%时间内在0.000 1°内,并对其他形式信号也有很高的动态跟踪精确度,从而证明在以非线性摩擦为主的扰动条件下所设计的控制策略能实现内框高品质低速伺服.     

基于ARM与CPLD的伺服控制系统设计

为了降低伺服控制系统的硬件设计复杂程度和增强系统控制的实时性,设计了基于ARM和CPLD的多轴伺服电机控制器。该控制器选用三星公司的ARM芯片S3C2440A和ALTERA公司的CPLD芯片EPM570T144作为控制芯片,给出了该控制器的硬件结构和软件流程设计。利用伺服转台进行控制实验,通过对实验数据分析得出该控制器具有较好的控制性能;实验结果表明该伺服控制器能够较好的实现复杂控制算法,具有集成度高,灵活性强,实时性好的特点,满足多轴伺服控制系统实时控制的需要。     

数控转台直接驱动伺服系统的L_2鲁棒定位控制

针对采用直接驱动技术的数控转台回转送进系统易受参数不确定性和负载扰动影响的特点,采用L:鲁棒控制理论来设计控制器,并利用L_2范数对干扰信号加以限制.L_2鲁棒控制是用一个结构和参数都固定不变的控制器来保证系统在不确定性影响最严重的情况下也能满足性能要求,使系统具有较强的抗干扰性.仿真结果表明,所设计的控制器使系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的鲁棒性,并实现了对位置输入信号的快速跟踪,从而提高系统的伺服性能.     

航天电子设备多余物自动检测系统的研制

多余物的存在是影响航天电子设备可靠性的重要因素。针对现有检测装置多余物检测精度低且不能实现转台自动控制的问题,研制了基于电机驱动转台的航天电子设备多余物自动检测系统。重点介绍了该系统的硬件设计和软件设计,硬件设计部分主要包括机械装置、驱动控制电路、加速度反馈电路和数据采集电路的具体实现,软件设计部分主要介绍了该系统的软件功能和核心算法。实验表明,该检测系统实现了转台的自动控制,并且多余物有无检测准确率和多余物材质识别准确率均达到设计指标。     

基于多目标遗传算法的永磁环形力矩电机H∞速度控制

数控转台用永磁环形力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后,对负载扰动和参数变化更为敏感,使系统的伺服性能大大降低.采用多目标遗传算法设计H∞速度控制器,对H∞速度控制器参数优化选取,与传统H∞速度控制相比,该控制方法可以有效地抑制负载扰动和参数变化对数控转台伺服系统的影响,使系统具有更强的鲁棒性,并获得良好的跟踪响应.仿真结果表明,所提出的多目标遗传算法H∞速度控制使数控转台回转送进系统对负载扰动及参数变化具有更强的鲁棒性和快速性.     

伺服控制在飞行仿真转台中的应用

本文通过飞行器仿真转台和伺服控制系统进行研究和分析,将模拟飞行器的动作和姿态进行分解总结为三类偏航、俯仰和滚转,然后通过电信号将对应的机械动作在模拟飞行机上转换出来。本文对转台的总结控制方案做了说明,并建立了单框的数学模型。通过MATLAB/Simulink对建立的系统模型进行模拟仿真,验证所设计控制系统的性能。最终实验结果表明,控制系统具有良好的动态跟踪精度和稳定性,从而证明了本控制方案的有效性。     

基于ARM与FPGA的伺服控制电路设计

根据伺服控制系统对阀门伺服电路性能的要求,针对目前伺服控制电路中存在的电路结构复杂及控制实时性较低等问题,在基于传统伺服电路设计的基础上,采用最新推出的相关功能芯片,设计了以AD698作为差动式位移传感器(L VDT)模拟量处理核心电路,以ST公司的ARM芯片STM32F051及Lattice公司的FPGA芯片XP2-PQFP208为控制系统核心的一款新型伺服控制电路,并给出了该伺服控制电路相应部分的硬件设计原理及软件设计流程.经实验证明,该设计可以有效提高系统伺服控制性能,并且具有可移植性较好,集成度高,结构简单及实时性好的优点,可以实现控制系统对伺服阀驱动功率,测量精度和稳定性等的设计要求.     

智能协调全闭环位置伺服系统的设计

结合激光内雕机控制系统的改造工程,根据位置伺服系统高性能的要求,设计了一种智能协调全闭环位置伺服系统,它融合了模糊控制及神经网络控制技术的优点,克服了各种非线性因素对系统的影响,大大提高了伺服电机的定位精度和位置跟踪精度,保证了三维激光加工系统的准确性。     

高性能高精度力矩电机伺服控制系统设计

大扭矩力矩电机是高档数控机床的关键基础部件,其伺服系统控制性能优劣直接影响机电设备的控制质量.文章简要介绍了大扭矩力矩电机的基本控制特性,着重介绍了一种基于大扭矩力矩电机的全数字伺服驱动器的控制单元构成和功率电路设计,其中采用F2812 DSP作为控制芯片.实际运行结果表明,伺服系统设计合理,性能可靠,达到了高性能、高精度的要求.     

伺服系统自学习变结构控制器设计

针对某高校精度伺服系统速率平稳性的要求,给出了高精度伺服系统的一种具有自学习律变结构控制器设计方法,减弱了周期性力矩波动对速率系统性能的影响,并且证明了该方法的稳定性和鲁棒性,实验结果表明,该控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能,而且有效地保证了高精度伺服系统速率的平稳性指标要求。     

机载天线伺服机构设计

为了满足飞机与飞机之间的通信需要,提出了一种机载伺服机构的设计方案。该伺服机构采用直流伺服驱动,可实现天线阵面的俯仰和方位运动。文中对伺服机构的工作原理、总体结构及组成进行了描述,同时针对每个组成部分分别进行了详细说明,并达到了重量轻、体积小的机载伺服机构要求。本文采用了双齿轮消隙结构,提高了静态精度,同时采用惯导系统实现了稳定控制。通过高温工作、低温工作以及振动冲击试验和实际测试表明,该伺服机构设计完全达到技术指标要求,能够满足机载天线的需要。     

基于DeviceNet协议的CAN总线交流伺服系统接口设计

本文研究了伺服系统总线接口设计的实现方法,主要设计了高效可靠的基于DeviceNet协议的CAN总线接口。参考标准的通讯协议规范,研究了DeviceNet协议的基本原理和设计方法,分析探讨DeviceNet分段报文的概念以及软件实现。结合伺服系统本身,开发了该总线接口的硬件和软件实现方案,采用了单片机＋DSP双CPU结构,DSP完成实时性要求高的伺服控制任务,单片机完成实时性要求比较低的系统管理任务,从而保证了系统设计具有很好的通用性和实用性。     

基于FNN的感应电机伺服驱动适应控制研究

为了提高感应电机伺服驱动系统控制性能,结合传统PID控制策略和模糊神经网络控制的优点,设计了一种在线自适应模糊神经网络控制的交流伺服系统,并且分析了该控制策略的可行性.通过仿真和具体实验分别验证了设计的合理性.结果表明:该控制方法不论对于调节还是设定值跟踪,均具有很好的控制效果,而且对感应电机伺服驱动系统有很好的抗干扰性能和较强的鲁棒性,使交流伺服系统具有较好的动态、静态性能,控制策略切实可行.     

直流电动机脉宽调制式驱动器设计

采用D触发器及与非门构建“保护型”脉冲宽调制电路和H型双极模式驱动电路,设计出一种适用于高精度伺服系统的直流电动机脉冲宽调制式驱动器。该驱动器具有体积小、成本低、简单适用、安全可靠等优点。已成功应用于某公司的自动控制教学实验仪器上。     

基于永磁同步电动机的工业缝纫机伺服控制系统

根据工业缝纫机的应用需求,设计了以DSP为核心控制器和永磁同步电动机驱动的伺服控制系统。给出了工业缝纫机伺服控制系统硬件和软件设计,还对系统的精确定位进行了分析,提出了能耗制动和反接制动相结合的方法,很好地解决了系统快速停车的问题。测试结果表明,所设计的伺服系统完全能够满足缝纫要求,且性价比高,具有良好的市场前景。     

交流永磁同步电机伺服系统的变结构控制

运用变结构控制理论分析和设计永磁同步电机磁场定向交流伺服系统;从实现的角度,采用了基于观测器重构状态的控制方案.仿真实验的结果表明,采用变结构控制的伺服系统响应速度快,控制精度高,对负载变化和自身参数扰动具有较好的鲁棒性,其调速和定位性能明显优于传统的控制方法.