舵机控制设计-开题报告-文献综述-参考文献

一、文献综述

舵机（英文叫Servo）：它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成的一套自动控制系统。通过发送信号，指定输出轴旋转角度。根据控制方式，舵机应该称为微型伺服马达。早期在模型上使用最多，主要用于控制模型的舵面，所以俗称舵机。舵机接受一个简单的控制指令就可以自动转动到一个比较精确的角度，所以非常适合在关节型机器人产品使用。仿人型机器人就是舵机运用的最高境界。

机器人技术日新月异，各种新型仿人机器人，仿生机器人不断的被研制出来，而舵机则是机器人不可或缺的组成部分，基于舵机实现对机器人关节控制信号的产生，关节摆动速度和同步运动控制，使其能完成如向前行走、向后行走、 蹲下、站立等一系列动作。

舵机一般而言都有最大旋转角度（比如180度。）与普通直流电机的区别主要在，直流电机是一圈圈转动的，舵机只能在一定角度内转动，不能一圈圈转（数字舵机可以在舵机模式和电机模式中切换，没有这个问题）。普通直流电机无法反馈转动的角度信息，而舵机可以。用途也不同，普通直流电机一般是整圈转动做动力用，舵机是控制某物体转动一定角度用（比如机器人的关节）。

在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

近年来国内机器人开始起步发展，很多高校、中小学都开始进行机器人技术教学。小型的机器人、模块化的机器人、组件式的机器人是教学机器人的首选。在这些机器人产品中，舵机是最关键，使用最多的部件。

舵机应用是否广泛，遍及生活、生产、安全、军事、勘探等各个领域中。

例如

（1）基于DSP的弹上舵机控制系统

弹上舵机系统是一个高精度的位置伺服系统,它是导弹控制系统的执行机构,也是导弹飞行控制系统的重要组成部分。首先,舵机控制系统的构成以及无刷直流电机(BLDCM)的工作原理,建立了无刷直流电机的数学模型。 其次,根据舵机系统的特点,将模糊控制适应性强和PID控制稳态误差小等优点结合起来提出了适合本系统的模糊自适应PID控制算法。将舵机的实时舵偏角度与给定目标角度的误差以及误差的变换量进行了合理的智能分级。用模糊控制器取代传统的舵机控制器用以改善舵机的控制性能,提高系统的动、静态响应。在构建出了基于模糊自适应PID控制的舵机位置控制系统的基础上,运用MATLAB/SIMULINK平台对其控制系统进行了模拟仿真。

(2)小型弹体舵机控制系统 

针对微小弹体舵机控制系统对位置伺服的实时性和可靠性要求,设计了以FPGA为控制器的新型数字控制系统。该系统采用FPGA作为核心控制元件、舵机作为基本的执行机构,搭建了具体的硬件电路,对舵机控制硬件电路及其控制逻辑进行了详细阐述,并说明了该控制电路的具体应用实现。提出了一种分时成组原理,利用这一原理,实现了一种基于FPGA的舵机控制用PWM信号生成方法。实验结果表明,该舵机控制器不仅控制参数设定方便、控制精度高且稳定性好,而且增加了系统使用的灵活性和可靠性。

（3）水下机器人舵机控制系统设计

水下机器人融合机械学、动力学、电子学、控制学、水声学、流体学、通讯学等多种学科知识,是一种非常复杂的多门类学科技术。水下机器人装有垂向辅助推进器、避碰声纳等装置。 舵机控制系统是水下机器人中重要的执行机构,它的性能好坏直接决定着水下机器人的实时操舵性能。目前国内外对于舵机控制系统的研究情况,从提升系统的性能和扩展能力的角度出发,采用了基于FPGA控制器的舵机控制系统。

二、^范文提纲

1舵机控制概述

2 STC12C52单片机概述

 2.1 STC12C52概述

 2.2 A/D转换器

 2.3脉宽调制PWM原理

3 串口通信

 3.1串口通信作用

 3.2 RS-232概述

4 驱动芯片

5硬件电路设计

 5.1系统基本原理

 5.2 系统硬件设计

6 系统程序

 6.1程序设计要点

 6.2 上位机软件

7硬件、软件调试

8 实际应用案例

  8.1四足机器人舵机控制系统

  8.2机械手舵机控制系统设计

三、参考文献

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