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舵机位置伺服系统的ASIC控制研究
| 论文题名： | 舵机位置伺服系统的ASIC控制研究 |
| 关键词： | 舵机系统;位置伺服系统;专用集成电路;三环控制策略 |
| 摘要： | 舵机系统作为高精度的位置伺服系统，主要应用于航天及军事等一些特定场合。ASIC（专用集成电路）控制相对 DSP，FPGA等控制来说，在提高系统性能和可靠性的同时，可以减小系统体积，降低功耗，提高系统的集成度。论文以四轴舵机位置伺服系统为工程背景，对基于ASIC的舵机控制SoC系统进行研究。 论文首先分析了舵机系统控制原理，从伺服电机，调制方式，位置检测等角度出发，建立了舵机系统的数学模型，基于系统模型，确立采用位置环、速度环和电流环结合的三环控制策略。并针对每一环路的不同特点，采取合适的控制算法。 其次，具体分析研究速度环和位置环控制算法。舵机系统采取电位器作为位置传感器，速度反馈通过对位置信号不完全微分获取，速度环采取PDFF控制。位置环由于减速器、无刷直流电机等非线性因素影响，探索智能算法加 PID的控制方式。并分别搭建Matlab/Simulink仿真模型，验证控制算法的性能。 再次，从电流环角度出发，分析电流采样策略。针对电机控制系统电流环特点，研究并设计一种适宜于数字电流环的片载 ADC，能方便地集成于电机控制ASIC。该ADC主要由锯齿波发生电路、采样更新模块、数字编码模块等组成。设计数字带阻滤波器消除电流环存在的一些干扰因素。给出电流环 PI控制的算法实现过程。实验结果表明，本文所设计的电流环ADC能很好地满足电机控制系统电流环要求。 最后，从系统角度出发，研究ASIC设计过程，给出ASIC的实现结果。进行系统试验，分析试验结果，结果表明基于ASIC的舵机系统具有较好的性能。 |
| 作者： | 邱仁贵 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李铁才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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