双舵机模糊控制在智能车控制中的应用

在智能车系统的设计中,转向控制直接影响着智能车的性能,若采用普通的PID控制算法,前车轮在不断的偏转过程中连续性并不是很理想。提出了模糊控制算法,并且在硬件上采用双舵机分别实时地控制每一个前轮的转角,有效地解决了系统的快速性与稳态误差之间的矛盾。大量的实验结果表明,该方法可以明显地提高智能车系统的性能。

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。

基于速度观测的双余度电液舵机系统容错同步控制

考虑飞机电液舵机活塞杆运动速度不易测量的情况,提出一种基于速度观测的容错同步控制策略,解决了双余度电液舵机系统(DREHAS)内泄漏共模故障(IL-CMF)下的位置跟踪控制问题。首先,通过引入2组参考轨迹并对模型进行线性变换,实现舵面位置跟踪与两舵机力输出同步控制解耦;其次,在扩展状态观测器(ESO)中加入故障参数自适应项,设计一种自适应扩展状态观测器(AESO)估计两通道舵机活塞杆速度和扰动,从而克服了故障条件下利用原系统模型设计ESO带来的估计结果不准确问题;最后,基于AESO的估计结果及故障参数在线更新结果,利用反步法设计了一种非线性容错同步控制器。Lyapunov稳定性分析结果表明,该控制方法可确保IL-CMF故障及时变干扰条件下,闭环系统所有信号有界,系统输出满足规定的性能要求。IL-CMF故障及常值干扰条件下,系统跟踪误差渐进收敛于零。仿真实验进一步验证了所提方法的有效性。

完全双余度电动舵机系统的研究与设计

飞行器的快速发展要求其控制系统具有高精度、高灵敏度及高可靠性。舵机系统是飞行自动控制系统不可缺少的关键组成部分,能否可靠工作直接决定飞行器的安全飞行,因此,要提高飞行器整机工作的可靠性,就必须提高舵机系统的可靠性。余度技术可以在相对降低对元器件的要求的同时,有效提高系统可靠性。因此,提高舵机系统可靠性的有效途径之一就是增加舵机系统的余度。该文针对并行/主动式余度作动系统提出基于电流迭加的离合器控制方案和基于机械运动合成的差动周转轮系控制方案,并指出各自的特点和控制策略。这两种控制方案均有效地解决了两舵机间的负载均衡和力纷争的问题,使得完全双余度电动舵机的实现成为可能,可靠性得以大大提高。

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。

双余度数字舵机系统研究与设计

为了提高舵机系统的可靠性,通过对舵机系统组件的可靠性分析,确定系统为电气双余度。在对系统故障进行了总结和分类后,制定了相应的容错控制策略,使包含处理器在内的任一电气元件出现故障,系统都能正常工作。利用系统的可靠性模型,对系统的可靠性进行了定量分析,证明双余度设计使系统的可靠性得到显著提高。

基于CAN总线的双通道舵机设计

针对不需要滚动控制的旋转式导弹而言,采用双通道舵机控制是一种有效提升弹体控制效率的布局形式,即结构上通过两对互相垂直安装的舵机来控制导弹的姿态。传统舵机所采用的导电塑料电位器、旋转变压器等位置测量元件往往需要额外的硬件电路对采集信号进行适配处理才能得到可供DSP芯片使用的数字信号,降低了系统可靠性,且不利于空间布局需要。通过引入数字电位计的CAN总线通信传输舵机位置信息,去除了冗余的处理电路,适应了舵机数字化、轻小型化发展。该方法已得到了实物试验验证,结果表明,所设计的数字舵机控制系统可以满足指标要求。

带温度补偿的双余度舵机伺服控制算法研究

针对双余度舵机不同控制通道间速度环输出指令存在偏差、电流冲击和输出转矩波动等问题,提出了一种带温度补偿的双余度舵机伺服控制算法。首先,采用积分均衡的方法抑制传感器和双通道控制器解算误差引起的速度环输出指令的差异,然后采用电流截止负反馈的方法减小负载扰动和电机过渡过程带来的电流冲击,最后通过对电机进行温度补偿来减小环境温度和本体升温对输出转矩的影响;仿真结果表明,该算法能够有效抑制速度环输出指令误差和减小电流冲击,使电机在不同的工作温度下保持良好的性能。

双自由度舵机执行机构冲击载荷的仿真分析

超高速水下航行体航行过程中工况复杂,在加速段速度跨度大,双自由度舵机执行机构承受了较大的瞬态冲击载荷,有必要对其韧性进行分析校核。本文分别建立旋转机构输出轴、减速箱体和展开机构最后一级齿轮副的多刚体动力学仿真模型,分析各机构在冲击载荷下的应力和变形情况,校核结构韧性的可靠性,同时对旋转机构输出轴进行模态分析。仿真与校核结果为机构优化设计提供参考依据。

双自由度舵机传动机构运动学仿真

超高速水下航行器在航行过程中工况复杂,速度跨度大,舵效变化大,常规舵机无法满足操舵要求,而双自由度舵机可以改善操舵性能。文章以该舵机的传动机构作为研究对象,利用UG软件建立三维实体模型,并将其导入到ADAMS软件建立基于多体接触理论的机械仿真模型,仿真得到各级齿轮转速与啮合力。仿真结果表明转速相对误差小于1%,啮合力相对误差小于6%,验证了仿真模型的正确性。仿真结果可为传动机构的优化设计提供参考。

仿生蝴蝶机器人的设计分析

仿生扑翼飞行器在微型化研究中存在机器质量过大、飞行动力不足的问题。为此提出了一种结构相对简单的双舵机驱动式仿蝴蝶扑翼飞行器的设计方案。该方案主要分为整体结构设计和控制系统设计两部分。在结构上机身等部件用强度高、质量轻的碳纤维制成,极大程度地减轻了机器的重量。在控制上飞行控制板采用STM32F103C8T6单片机作为中央处理器,通过蓝牙模块实现与上位机的无线通信,输出PWM波信号驱动舵机,实现生物蝴蝶的大部分飞行方式。携带的MPU6050陀螺仪模块将飞行器的飞行姿态实时反馈给中央处理器,调整飞行器的飞行姿态,实现飞行时的平稳性。同时利用Proteus软件分析各项功能的合理性和可行性,并且进一步完成样机的制作与测试。仿真与实物测试结果表明:该飞行器总质量仅为37.5g,同时能够在相距9m的距离内保证与上位机无线通信的顺畅,实现向前方向飞行以及转弯等飞行方式,解决了因质量过大导致飞行动力不足的问题,为扑翼飞行器的微型化研究提供了一个可行的方案。

双余度舵系统设计与研究

为了提高舵系统可靠性,采用了冗余策略,设计了双余度舵系统。选用双余度永磁无刷直流电机作为舵机本体,采用均流技术等控制策略,实现系统软硬件设计。利用Matlab/Simulink,对双余度无刷直流电机本体和舵系统整体进行仿真验证。仿真结果和实验结果表明,该设计实现了对角度的高精度跟踪,整个系统稳态误差小、性能优良。

基于增强型微处理器的燃气检测自保护系统设计与实现

燃气安全无小事,一旦使用不妥就会发生火灾、爆炸和令人窒息的严重安全事故。为实现燃气的安全、高效使用,本文设计并实现一种基于增强型微处理器的燃气检测自保护系统。该系统主要分为硬件部分和软件编程两个部分,其中硬件部分主要由系统的控制器增强型微处理STC15F2K60S2、系统执行元件双舵机模块SERVO-C1/C2、通讯模块485、检测元件可燃气体报警器GT-ACE23222a及供电电路等组成。选用卡式炉罐气来模拟被测对象可燃气体用于实现系统的实物测试,测试结果显示:该系统可以有效地实现燃气检测值异常时的自我保护、自我切断功能,具有一定的应用价值。

基于单目视觉的苹果分拣装置

伴随着苹果种植及产量的不断增大,传统的苹果分拣作业,主要包括苹果好坏、成熟度以及苹果大小的分类,目前大多依赖人工或半自动化分拣装置进行,分拣方式单一,分拣效率低、速度慢或出现卡顿和分拣失败等现象,对农业生产成本和时效带来了巨大的挑战。本装置以Arduino单片机作为系统微控制器,采用单目机器视觉Open MV4(Cam H7)摄像头,对于苹果的色域采用阈值分割、中值滤波等图像处理方法,并结合神经网络算法优化,进而完成单目视觉对于苹果的大小、色泽的精准识别,根据检测结果通过双舵机分拣装置进行分拣,实现苹果根据大小、色泽的不同需求进行分拣,极大的加快水果的快速分拣商品化过程,降低了劳动成本、提高了农业现代化、自动化、智能化。

大视觉智能巡线车控制系统开发

针对常规的智能车传感器固定,视觉范围小,影响智能车的运行速度和准确性问题,提出了基于双舵机的大视觉智能巡线车控制系统。采用激光传感器、将路径识别传感器安装在车架上随动舵机的轮盘上,MCU通过控制随动摆头舵机来带动传感器的运动,使智能车的路径识别角度范围增大。经试验证明,此控制系统紧密结合双舵机的特点,充分发挥装在车架上的随动舵机带动路径识别传感器的优势,增大了智能车巡线过程中能识别到的路径范围,使智能车模实现高速稳定行驶。在不"丢线"的情况下,速度得到较大的提升,能适应各种赛道。

汽车可调尾翼控制系统样机改进设计

可调尾翼系统(DRS)是基于赛车或超级跑车开发的提升车辆行驶稳定性的重要装置。针对在用可调尾翼系统样机试验测试中的不足,实现系统的全新改进设计,选用双舵机替代四连杆机构,由双舵机分别驱动两片襟翼;在车速、制动工况输入信号的基础上再增加加速踏板位置输入信号;基于舵机的反馈功能,增加PID闭环控制环节。结合大学生方程式赛车(FSAE)的规则与实际需求,以飞思卡尔单片机为平台,以嵌入式系统为核心,实现全新的可调尾翼系统样机软硬件开发。通过系统样机调试和试验,经验证改进设计的可调尾翼控制系统性能稳定,满足开发要求,较大地提升了赛车的空气动力学性能。