CN105759602A - 基于硬件模拟运算的闭环控制系统及其应用 - Google Patents

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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00—Automatic controllers
    • G05B11/01—Automatic controllers electric
    • G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • G05B11/42—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential for obtaining a characteristic which is both proportional and time-dependent, e.g. P.I., P.I.D.
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G05D1/0816—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft to ensure stability

Abstract

本发明公开了一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统及其应用，包括传感器、闭环控制电路、上层系统和伺服电机，所述传感器、闭环控制电路和伺服电机依次连接，所述上层系统与所述闭环控制电路连接。本发明的有益效果：将模拟信号处理用于飞行器中的某些自动控制系统中，从而具有１）更高的可靠性；２）降低开发的成本；３）将部分闭环控制的子系统模块化，把一些相对简单的控制抽象出来，减少上层系统的负荷。

Description

基于硬件模拟运算的闭环控制系统及其应用
技术领域
本发明涉及控制系统领域，具体来说，涉及一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统及其应用。
背景技术
闭环控制是无人驾驶飞行器以及陆地自行设备中广泛且必须使用的控制方式。现有的方案是使用处理器或数字信号处理器（DSP）基于传感器采集到的数字信号（反馈量）做闭环控制(根据需要使用不同的算法）。外部输入的指令也会数字化处理后加入到这个闭环控制中。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统及其应用，用以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统，包括传感器、闭环控制电路、上层系统和伺服电机，所述传感器、闭环控制电路和伺服电机依次连接，所述上层系统与所述闭环控制电路连接。
进一步的，所述闭环控制电路为PD闭环控制电路或PID闭环控制电路。
进一步的，所述传感器为三轴加速度传感器。
进一步的，所述上层系统为用户控制系统、计算机或嵌入式运算系统。
一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统的应用，基于硬件模拟运算的闭环控制系统在无人驾驶飞行器和陆地自行设备中的应用。
本发明的有益效果：可以把某些最基本的子系统通过硬件闭环控制从整个系统中抽象出来（黑盒化），上层的其他系统则只需要和这个子系统根据需求发送控制量即可（而无需关心和参与该子系统的闭环控制）。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的基于硬件模拟运算的闭环控制系统的结构示意图。
图中：
1、传感器；2、闭环控制电路；3、伺服电机；4、上层系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，根据本发明实施例所述的一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统及其应用，包括传感器1、闭环控制电路2、上层系统4和伺服电机3，所述传感器1、闭环控制电路2和伺服电机3依次连接，所述上层系统4与所述闭环控制电路2连接。
其中，所述闭环控制电路2为PD闭环控制电路或PID闭环控制电路。所述传感器1为三轴加速度传感器。所述上层系统4为用户控制系统、计算机或嵌入式运算系统。
一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统的应用，基于硬件模拟运算的闭环控制系统在无人驾驶飞行器和陆地自行设备中的应用。
传感器为三轴加速度传感器，输出控制量为电动机转速控制信号，中间的模拟电路为以一个运算放大器为主的模拟闭环控制电路，再没有处理器的情况下单纯的实现飞行器飞行姿态的稳定。而上层系统只需要发出相应的控制量就可以改变飞行器的姿态，以此来控制飞行器移动、加速、减速等行为。
本发明使用模拟电路和数字电路（基于硬件电路），直接通过传感器的模拟信号（可以是传感器直接的模拟输出，也可以是传感器的数字输出再转换成模拟信号）进行闭环控制。闭环控制中包含PD或PID或其他种类的补偿电路。输出的控制量信号可以是数字量也可以是模拟量。
该技术只是将模拟信号处理用于飞行器中的某些自动控制系统中。其主要优点为：１）更高的可靠性；２）耕地的成本；３）将部分闭环控制的子系统模块化，把一些相对简单的控制抽象出来，减少上层系统的负荷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统，包括传感器、闭环控制电路、上层系统和伺服电机，其特征在于：所述传感器、闭环控制电路和伺服电机依次连接，所述上层系统与所述闭环控制电路连接。
2.根据权利要求1所述的基于硬件模拟运算的闭环控制系统，其特征在于：所述闭环控制电路为PD闭环控制电路或PID闭环控制电路。
3.根据权利要求1所述的基于硬件模拟运算的闭环控制系统，其特征在于：所述传感器为三轴加速度传感器。
4.根据权利要求1所述的基于硬件模拟运算的闭环控制系统，其特征在于：所述上层系统为用户控制系统或嵌入式运算系统。
5.一种基于硬件模拟运算的闭环控制系统的应用，其特征在于：基于硬件模拟运算的闭环控制系统在无人驾驶飞行器和陆地自行设备中的应用。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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