基于单片机的伺服舵机跟踪控制技术研究

1

作者 蔡华祥 吴兴校 +1 位作者 蒋昕 葛红岩 《现代机械》 2024年第2期93-97,共5页

伺服舵机是一种可控制角度、速度的集成化机构组件。其内部集成了减速器、传感器、驱动器和电机等。由于其体积小、结构紧凑,导致其存在传动回差、传感器精度低等问题。为满足系统要求,本文针对伺服舵机的硬件电路,传感器电路作了详细... 伺服舵机是一种可控制角度、速度的集成化机构组件。其内部集成了减速器、传感器、驱动器和电机等。由于其体积小、结构紧凑,导致其存在传动回差、传感器精度低等问题。为满足系统要求,本文针对伺服舵机的硬件电路,传感器电路作了详细设计介绍,同时根据系统需求,针对伺服舵机定点跟踪以及特定位置路径跟踪,分别设计了不同的软件算法。最后,通过试验证明,本文所提出的硬件电路设计及软件算法设计切实有效,可完成系统的功能需求。 展开更多

关键词 伺服舵机 传感器 定点跟踪 集成化

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扭矩嵌入检测的机器人关节伺服舵机研究 被引量：1

2

作者 谢光辉 张进春 +1 位作者 程福刚 吴德明 《自动化仪表》 CAS 北大核心 2010年第7期26-28,共3页

为提高绘图机器人的轨迹跟踪精度,提出了一种嵌入式扭矩检测的谐波驱动伺服舵机。首先介绍了绘图机器人的结构;然后从机械结构、扭矩检测原理和控制方法这三方面对嵌入式扭矩检测的谐波驱动伺服舵机进行了设计。该伺服舵机通过贴于谐波... 为提高绘图机器人的轨迹跟踪精度,提出了一种嵌入式扭矩检测的谐波驱动伺服舵机。首先介绍了绘图机器人的结构;然后从机械结构、扭矩检测原理和控制方法这三方面对嵌入式扭矩检测的谐波驱动伺服舵机进行了设计。该伺服舵机通过贴于谐波齿轮柔轮上的应变片来检测机器人各关节扭矩,这种结构既不增加系统的物理尺寸,也不减小其刚性。最后,将所设计的伺服舵机应用于绘图机器人进行绘图,实验结果表明了其有效性。 展开更多

关键词 数字信号处理器 嵌入式扭矩检测 谐波驱动 伺服舵机 应变片

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飞机液压系统伺服舵机热力学分析与计算 被引量：1

3

作者 李晶 汤贵春 +1 位作者 曹骏飞 是贤珠 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第15期2070-2074,2080,共6页

为减少飞机液压系统故障,从温度控制层面对飞机液压伺服舵机进行热力学分析。将液压伺服舵机的物理模型简化为伺服阀控制作动筒的形式,建立液压伺服舵机热力学模型。根据热力学第一定律,采用集中参数法建立热力学方程。基于MATLAB平台,... 为减少飞机液压系统故障,从温度控制层面对飞机液压伺服舵机进行热力学分析。将液压伺服舵机的物理模型简化为伺服阀控制作动筒的形式,建立液压伺服舵机热力学模型。根据热力学第一定律,采用集中参数法建立热力学方程。基于MATLAB平台,采用龙格-库塔法对舵机热力学模型进行编程仿真计算,得出舵机各节点温度分布曲线。将仿真结果与实验数据进行了对比,对比结果验证了飞机液压伺服舵机热力学模型的正确性,该模型可应用于飞机液压系统动态温度计算。 展开更多

关键词 飞机 液压伺服舵机 热力学模型 仿真

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电动伺服舵机的控制与仿真 被引量：5

4

作者 郭永凤 《计算技术与自动化》 2019年第3期60-63,共4页

阐述了无刷直流电机的工作原理,分析了电动伺服舵机的系统结构并建立了电动伺服舵机系统的数学模型。推导了舵机系统的传递函数并进行稳定性的分析,提出了基于PID控制方法的电动伺服舵机的控制策略。对所提出的舵机控制系统进行了稳定... 阐述了无刷直流电机的工作原理,分析了电动伺服舵机的系统结构并建立了电动伺服舵机系统的数学模型。推导了舵机系统的传递函数并进行稳定性的分析,提出了基于PID控制方法的电动伺服舵机的控制策略。对所提出的舵机控制系统进行了稳定性分析,利用MATLAB/Simulink对舵机系统的负载、电压、转角、输出力矩等进行仿真。 展开更多

关键词 伺服舵机 无刷直流电机 PID控制

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基于H8/3048F-ONE的瑞萨MCU模型车技术分析(二)——驱动马达与伺服舵机 被引量：1

5

作者 李振宇 《首都师范大学学报（自然科学版）》 2014年第6期1-5,共5页

本文基于H8/3048F-ONE芯片的应用对模型车驱动马达与伺服舵机做了技术分析,并给出了相应的程序设计.作为瑞萨MCU模型车制作的重要组成部件,马达驱动基板需要给左、右侧两个马达以及伺服舵机提供足够的动力和准确的信号指示,其核心技术是... 本文基于H8/3048F-ONE芯片的应用对模型车驱动马达与伺服舵机做了技术分析,并给出了相应的程序设计.作为瑞萨MCU模型车制作的重要组成部件,马达驱动基板需要给左、右侧两个马达以及伺服舵机提供足够的动力和准确的信号指示,其核心技术是PWM的脉冲输出. 展开更多

关键词 PWM 马达 伺服舵机 定时器

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无人驾驶旋翼机桨盘伺服舵机 被引量：3

6

作者 陈婧 王道波 +1 位作者 沈娟 童颖飞 《兵工自动化》 2013年第5期68-70,78,共4页

为了实现无人驾驶旋翼机的桨盘纵横向倾角控制。以某型无人驾驶旋翼机为对象,分析了样例旋翼机桨盘的操纵性,制定了旋翼机桨盘伺服舵机的性能技术指标;并根据舵机性能技术指标设计了一种线位移力输出式舵机,通过对舵机数学模型的建模与... 为了实现无人驾驶旋翼机的桨盘纵横向倾角控制。以某型无人驾驶旋翼机为对象,分析了样例旋翼机桨盘的操纵性,制定了旋翼机桨盘伺服舵机的性能技术指标;并根据舵机性能技术指标设计了一种线位移力输出式舵机,通过对舵机数学模型的建模与分析设计了舵机控制器,对所设计的伺服舵机进行了仿真计算和性能分析。应用结果表明,研制的舵机能成功应用于无人驾驶旋翼机的桨盘控制。 展开更多

关键词 旋翼机 伺服舵机 控制器 建模与仿真

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基于陀螺仪与伺服舵机的自动安平系统设计 被引量：2

7

作者 郑思航 陈永良 +1 位作者 李琛 任峻辰 《机电工程》 CAS 2013年第12期1509-1514,共6页

针对目前传统的安平系统在实用性和适用性未能满足多方面要求,无法解决同时兼顾安平范围、调节精度和响应速度的问题,根据三轴陀螺仪传感器与伺服舵机控制原理,设计了一种新型的自动安平系统,通过三轴陀螺仪传感器检测重力加速度方向以... 针对目前传统的安平系统在实用性和适用性未能满足多方面要求,无法解决同时兼顾安平范围、调节精度和响应速度的问题,根据三轴陀螺仪传感器与伺服舵机控制原理,设计了一种新型的自动安平系统,通过三轴陀螺仪传感器检测重力加速度方向以获取倾角信息,由STM32F103系列微控制器对采集获取的数据进行了数字滤波和分析计算等处理,并结合PWM脉宽调制技术和PID算法控制伺服舵机机组,实现了双自由度的水平调节,并且对系统的机械结构进行了优化设计,有效增大了安平范围。研究结果表明,该自动安平系统在-90°^+90°范围内的调节精度达到10′33″,水平度误差控制在0.1%~0.5%范围之内,调整时间小于2 s,相对于其他安平系统,具有更低的生产成本和更高的自动化程度。 展开更多

关键词 自动安平 三轴陀螺仪 伺服舵机 STM32

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鱼雷电动伺服舵机动力学仿真 被引量：2

8

作者 史金奇 张秦赓 +3 位作者 王立文 杨宏凯 赵雄辉 李俊 《鱼雷技术》 2016年第6期463-468,共6页

为了真实反映电动伺服舵机的传动特性,文中采用多体动力学仿真软件Recur Dyn建立基于多体接触理论的鱼雷电动伺服舵机机械系统模型,利用系统仿真分析软件Matlab/Simulink建立伺服舵机控制系统模型,并完成伺服舵机传动机构、控制系统的... 为了真实反映电动伺服舵机的传动特性,文中采用多体动力学仿真软件Recur Dyn建立基于多体接触理论的鱼雷电动伺服舵机机械系统模型,利用系统仿真分析软件Matlab/Simulink建立伺服舵机控制系统模型,并完成伺服舵机传动机构、控制系统的联合建模。相比于传统设计方法,文中采用的联合仿真分析方法,能够在物理样机设计的初期,完成对伺服舵机在实际工况下的运动学及动力学分析,得到伺服舵机的实际传动特性,便于设计的优化迭代,提高了设计效率。 展开更多

关键词 鱼雷 电动伺服舵机 物理样机 传动特性 多体动力学

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基于AMESim的直驱式电液伺服舵机控制系统的建模与仿真 被引量：2

9

作者 王俊锋 游有鹏 《机床与液压》 北大核心 2015年第19期196-199,209,共5页

舵机控制系统性能的优劣直接影响飞行器的飞行姿态与轨迹控制精度。介绍了一种直驱式电液伺服舵机控制系统的工作原理和结构组成特点,并基于AMESim平台对其进行了建模和仿真分析。为了满足控制系统动态响应及位置误差的要求,提出单一神... 舵机控制系统性能的优劣直接影响飞行器的飞行姿态与轨迹控制精度。介绍了一种直驱式电液伺服舵机控制系统的工作原理和结构组成特点,并基于AMESim平台对其进行了建模和仿真分析。为了满足控制系统动态响应及位置误差的要求,提出单一神经元自适应PID控制方法。仿真结果表明:该直驱式电液伺服舵机正反向运动性能稳定、响应速度快,稳态误差较小,能够满足飞行器舵机性能指标要求。 展开更多

关键词 AMESIM 直驱式电液伺服舵机 神经元自适应PID 控制系统

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无人艇直驱式电液伺服舵机系统建模与仿真 被引量：4

10

作者 祝川 卢俊 吴翔 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第23期87-92,共6页

喷水推进舵机在船舶行业被广泛用于实现船体的转向控制,是船舶最重要的辅件之一。直驱式电液伺服系统因结构简单、能源效率高而特别适用于喷水推进无人艇的舵机系统。本文以“精海”无人艇的喷水推进直驱式电液伺服舵机系统为研究对象,... 喷水推进舵机在船舶行业被广泛用于实现船体的转向控制,是船舶最重要的辅件之一。直驱式电液伺服系统因结构简单、能源效率高而特别适用于喷水推进无人艇的舵机系统。本文以“精海”无人艇的喷水推进直驱式电液伺服舵机系统为研究对象,添加执行机构曲柄-滑块和喷水负载的模型,构建较精确和完整的舵机仿真系统。 展开更多

关键词 喷水推进 直驱式电液伺服舵机 无人艇 曲柄-滑块

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基于蒙特卡洛仿真的伺服舵机功耗评估方法研究

11

作者 郎鹏飞 刘刚 +2 位作者 石庆峰 郑宏涛 谢泽兵 《计算机测量与控制》 2017年第11期276-279,共4页

为了解决飞行器设计中广泛存在的重量功耗指标约束与产品实际性能需求相冲突的问题,以某重复使用运载器伺服系统功耗指标设计作为实例,首先对伺服舵机子系统电气-机构传动模型、负载力矩、工作效率等影响功耗的关键因素进行研究,建立相... 为了解决飞行器设计中广泛存在的重量功耗指标约束与产品实际性能需求相冲突的问题,以某重复使用运载器伺服系统功耗指标设计作为实例,首先对伺服舵机子系统电气-机构传动模型、负载力矩、工作效率等影响功耗的关键因素进行研究,建立相应的数学模型,并将之纳入飞行器制导控制系统的蒙特卡洛打靶仿真模型,在打靶仿真过程中实时计算并保存与舵机功耗相关的各项数据,作为定量评估伺服舵机整体功耗需求的依据,结果表明通过该方法确定的功耗指标相比传统方法有了较大程度的优化,该方法充分发挥了计算机数学仿真的技术优势,既可有效降低不必要的设计余量,又通过蒙特卡洛方法避免了设计过于冒进,有利于总体重量、功耗指标闭环,在重量功耗指标约束严苛的飞行器研制中具有广阔的推广应用前景。 展开更多

关键词 伺服舵机 蒙特卡洛 打靶仿真 功耗评估

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船用直驱式电液伺服舵机设计与控制 被引量：2

12

作者 樊炯 徐合力 高岚 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第9期141-146,共6页

直接驱动容积控制技术(DDVC)是交流伺服调速技术和液压传动技术相结合的产物,具有控制灵活和传动功率大的双重优点。本文将直接驱动容积控制技术应用于船舶舵机中,设计了一种直驱式电液伺服舵机,利用AMESim/Simulink联合仿真技术搭建系... 直接驱动容积控制技术(DDVC)是交流伺服调速技术和液压传动技术相结合的产物,具有控制灵活和传动功率大的双重优点。本文将直接驱动容积控制技术应用于船舶舵机中,设计了一种直驱式电液伺服舵机,利用AMESim/Simulink联合仿真技术搭建系统模型,针对系统特性设计模糊PID控制器并进行仿真分析,搭建实验台并进行转舵实验,结果表明:应用模糊PID控制算法的系统在响应时间、稳态误差及鲁棒性方面均优于普通PID控制算法,本文所设计的直驱式电液伺服舵机满足实际工程应用需求。 展开更多

关键词 直驱式 电液伺服舵机 联合仿真 模糊PID控制

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考虑输入时滞的舵机伺服系统自适应指令滤波输出反馈控制

13

作者 郭峻秀 胡健 +3 位作者 姚建勇 黄玲 谭天乐 刘宇 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期149-161,共13页

针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出... 针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出舵机伺服系统状态方程,选用梯度下降法设计时滞估计律对未知时滞进行估计;其次,将系统中存在的复杂非线性统一为扰动,选用扩展状态观测器(ESO)加以估计,将观测的系统状态值用于设计控制量实现输出反馈控制;然后,选用指令滤波将高阶求导过程转化为求积分,实现信号滤波以抑制微分噪声;最后,基于Lyapunov-Krasovskii泛函稳定性定理证明控制器实现系统有界稳定。仿真及实验表明,所提的控制方法与传统反步控制方法、自抗扰控制和比例微分积分(PID)控制方法相比,响应时间分别提升了92%、88%和51%,跟踪精度分别提升了90%、84%和26%。 展开更多

关键词 舵机伺服系统 输入时滞 输出反馈 指令滤波

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电动舵机伺服系统非线性辨识及补偿 被引量：28

14

作者 肖前进 贾宏光 +2 位作者 章家保 韩雪峰 席睿 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2038-2047,共10页

为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法。针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型;依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行... 为提高电动舵机伺服系统的跟踪精度,提出了辨识、测试它的摩擦和间隙非线性及对其进行补偿的方法。针对位置和速度双闭环控制的电动舵机伺服系统,建立了基于LuGre摩擦和迟滞间隙的数学模型;依据模型采用前馈补偿方法对系统中的摩擦进行补偿,同时采用逆模型方法对系统中的间隙进行补偿控制。实验显示,对于幅值为1°,频率为2.5Hz的给定正弦信号,补偿后系统的最大位置跟踪误差由原来的0.166°减小到了0.096°,最大速度跟踪误差由原来的2.723r/min减小到了0.393r/min。结果表明,本文提出的辨识测试方法能够精确地获得摩擦和间隙模型,基于该模型的补偿能够有效地提高电动舵机伺服系统的跟踪精度。 展开更多

关键词 电动舵机伺服系统 非线性 LuGre摩擦 迟滞间隙 辨识及补偿

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舵机电液伺服调节器水击仿真研究 被引量：1

15

作者 廖金军 李宝仁 《机床与液压》 北大核心 2010年第13期140-142,136,共4页

对机械反馈式舵机伺服调节器系统进行建模仿真,得到在伺服阀关闭瞬间,执行缸高压腔、伺服阀口等处的水击压力曲线,分析比较不同管径、管长、油液弹性模量以及油液运动黏度对执行缸高压腔水击的影响。仿真研究对实际系统的设计、管材选... 对机械反馈式舵机伺服调节器系统进行建模仿真,得到在伺服阀关闭瞬间,执行缸高压腔、伺服阀口等处的水击压力曲线,分析比较不同管径、管长、油液弹性模量以及油液运动黏度对执行缸高压腔水击的影响。仿真研究对实际系统的设计、管材选择和充分认识系统动态特性等都具有工程实际意义,同时,仿真计算提高了系统建模的工作效率,降低了相关成本。 展开更多

关键词 AMESIM 水击 舵机伺服调节器

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基于无位置传感器技术的舵机伺服系统特性研究 被引量：3

16

作者 魏佳丹 陈长春 刘颖 《电气工程学报》 2016年第1期19-23,31,共6页

电机舵机伺服系统特殊的应用场合及恶劣的工作环境对驱动电机的位置检测传感器提出了苛刻要求。本文针对基于无刷直流电机的舵机伺服系统,采用短时脉冲注入法判别其初始位置,结合外同步加速,自同步运行的无位置传感器起动法,实现舵机伺... 电机舵机伺服系统特殊的应用场合及恶劣的工作环境对驱动电机的位置检测传感器提出了苛刻要求。本文针对基于无刷直流电机的舵机伺服系统,采用短时脉冲注入法判别其初始位置,结合外同步加速,自同步运行的无位置传感器起动法,实现舵机伺服系统中无刷直流电机的快速控制,并将其与舵机伺服系统在有位置传感器控制下的动、静态性能进行比较,仿真和试验结果表明,提出的无位置传感器控制方案能有效地实现舵面位置的高性能跟踪。 展开更多

关键词 舵机伺服系统 无刷直流电机 无位置传感器 动 静态性能

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基于LuGre摩擦模型的鱼雷舵机伺服控制系统自适应反演滑模控制 被引量：2

17

作者 张梦 乔晓君 冯殿震 《舰船电子工程》 2016年第4期54-57,共4页

为降低摩擦力矩对鱼雷舵机伺服控制系统控制精度的影响,提出了自适应反演滑模控制方法。首先,分析了伺服系统的原理,并应用LuGre模型对摩擦力矩进行了建模。然后,在此基础上,结合滑模控制和反演法,提出了自适应反演滑模控制(ABSM)算法... 为降低摩擦力矩对鱼雷舵机伺服控制系统控制精度的影响,提出了自适应反演滑模控制方法。首先,分析了伺服系统的原理,并应用LuGre模型对摩擦力矩进行了建模。然后,在此基础上,结合滑模控制和反演法,提出了自适应反演滑模控制(ABSM)算法。最后,将ABSM控制器与原有的PID控制器进行了仿真对比实验。结果表明所设计的控制器增强了系统的鲁棒性,大幅提高了控制精度。 展开更多

关键词 自适应反演滑模控制 鱼雷舵机伺服控制系统 摩擦力矩

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基于CATIA的舵机伺服系统运动干涉检查方法 被引量：2

18

作者 卢琦 赵山杉 +1 位作者 蔡昱 周蓓 《机械工程师》 2017年第8期129-130,132,共3页

在飞行器设计时,为了不使舵机伺服系统运动干涉,需要对其运动仿真干涉分析检查。文中采用CATIA软件建立舵机伺服系统数模,并进行干涉分析检查。仿真结果与试验结果相同,该方法可对相关机构运动分析提供借鉴。

关键词 舵机伺服系统 干涉检查 CATIA

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基于模拟退火遗传算法的舵机伺服控制器

19

作者 刘强 史仪凯 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2006年第S2期360-363,共4页

根据舵机伺服系统高性能的要求,设计了一种基于全数字三闭环控制策略的舵机伺服控制器系统,对不同的闭环采取不同的控制策略。其中,对系统性能影响最大的位置环采用模拟退火遗传算法优化的PID控制器。实验结果表明:该控制策略响应快、... 根据舵机伺服系统高性能的要求,设计了一种基于全数字三闭环控制策略的舵机伺服控制器系统,对不同的闭环采取不同的控制策略。其中,对系统性能影响最大的位置环采用模拟退火遗传算法优化的PID控制器。实验结果表明:该控制策略响应快、鲁棒性强,系统具有较好的动、静态性能和抗干扰能力。 展开更多

关键词 模拟退火遗传算法 PID控制 舵机伺服系统

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机载液压舵机伺服系统优化控制研究与仿真 被引量：1

20

作者 陈晓冲 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2012年第6期108-111,共4页

研究机载液压舵机伺服系统液位精确控制问题。飞行器在空中起降高度发生大幅变化时导致气压不稳,液压受到气压不稳的影响发生不规律性和非线性波动。传统液压舵机伺服控制方法中,以PID算法为基础,控制参数灵活,不能很好地处理液压异常... 研究机载液压舵机伺服系统液位精确控制问题。飞行器在空中起降高度发生大幅变化时导致气压不稳,液压受到气压不稳的影响发生不规律性和非线性波动。传统液压舵机伺服控制方法中,以PID算法为基础,控制参数灵活,不能很好地处理液压异常变化带来的液位零漂、滞后造成的影响,造成液位控制精度不高的问题。为此提出了参数动态调整的机载液压舵机伺服系统液位优化控制算法,通过建立参数动态模型,运用动态模型使得液压参数可以根据实际情况变化,保证了干扰条件下的控制精度。仿真结果表明,优化控制方法能够有效解决气压干扰下液位的控制精度,为系统优化提供思路。 展开更多

关键词 液压舵机伺服系统 优化控制 模糊调节

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