CN107783464B - 一种多通道电动舵机控制方法 - Google Patents

一种多通道电动舵机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种多通道电动舵机控制方法属于电动舵机控制领域，是解决具有多个通道电动舵机控制时，一种控制架构设计方法。主要包括一个主微控器电路、多个从微控器电路和主从微控器通信电路三个部分。主微控器实现多通道电动舵机位置环的控制，输出各个舵机的速度环指令。从微控器实现电动舵机中各个通道电机速度环和电流环的控制。主从微控器之间通过其片上总线通讯接口实现通讯。该方法可以根据应用场合将主从微控器进行高低搭配选型。同时将位置环与速度环、电流分层处理，可以保证主微控器多通道位置回路控制与从微控器的电机控制互不影响，使得整个构架具有较强的适用性。并且主从微控器均最大限度使用片上资源，具有低成本、小型化的优点。

Description

一种多通道电动舵机控制方法
技术领域
本发明一种多通道电动舵机控制方法属于电动舵机控制领域，是一种基于多微控器的多通道电机控制技术。
背景技术
由于飞机中分布式控制系统的广泛应用，功率电传作动系统受到越来越多的关注。相比于液压作动系统，功率电传作动系统具有提升整个飞机功率效率，不需要液压源，减小飞机重量等优点。同时飞机上由于包含多个舵面，因此针对多通道电动舵机的控制技术成为一个重点研究方向。传统的多通道电动舵机控制一般采用多微控器控制，或者微控器联合FPGA的方式实现。多微控器的控制方法是每个微控器控制一个电动舵机，但是多个微控器之间的信息交互和接口处理往往过于复杂。并且微控器联合PFGA的方式需要FPGA完成复杂的多通道电机控制算法，尤其对于永磁同步电机等电机控制算法复杂的情况下，导致FPGA开发难度大，验证周期长。
发明内容
本发明的目的是基于微控制器(MCU)的多通道电动舵机控制方法。该方法充分利用微控制器的片上资源，实现一种硬件成本和开发难度都较低的分层式控制方法。
本发明的技术方案：
一种多通道电动舵机控制方法，基于以下电路而实现：
一种主从微控器电路，该电路包括一个主微控器电路、多个从微控器电路和主从微控器通信电路：
主微控器电路：该电路实现多通道电动舵机位置环的控制，通过片上的模拟数字转换资源，离散量输入输出资源，根据控制算法实现位置环控制计算，输出各个舵机的速度环指令；
从微控器电路：该电路实现电动舵机中各个通道电机速度环和电流环的控制。根据所包含电机通道的个数，设计和选取从微控器的数量，从微控器利用其片上的脉宽调制控制模块、模拟数字转换资源，离散量输入输出资源根据控制参数和控制算法实现多通道电机位置环和速度环的控制，最终输出各个电机的脉宽调制控制信号。
主从微控器通信电路：该电路实现一个主微控器和多个从微控器之间的通信。通过该模块主微控器输出各个电机的速度环指令，并接受从微控器反馈的控制状态。
所述方法采取以下步骤：
步骤一：主微控器利用其片上资源通过总线接收各个舵机的指令，或者通过模拟数字转换资源采集各个舵机的模拟指令和位置反馈，通过处理单元计算得到速度环指令；
步骤二：通过主从微控器之间的通信电路，将主微控器计算得到的速度环指令发送给各个从微控器；
步骤三：各个从微控器解析总线协议，接收本通道的速度环指令，并结合采集到的本通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块，输出控制信号。
步骤四：从微控器将本通道的控制状态通过主从微控器之间的通信电路反馈到主微控器中。
一种多通道电动舵机控制方法，包含的电路模块有一个主微控器电路、两个从微控器电路和主从微控器通信电路，每个从微控器电路实现两个通道的电机控制，从而实现基于三个微控器的四通道电动舵机分层控制方法。
主微控器电路：该电路实现四通道电动舵机位置环的控制，通过片上的模拟数字转换资源，离散量输入输出资源，根据控制算法实现位置环控制计算，输出四个舵机的速度环指令；
从微控器电路：该电路实现电动舵机中四个通道电机速度环和电流环的控制。根据所选择的微控器资源情况，设置一个从微控器实现两个通道的电机控制，完成四个通道电机控制需要两片从微控器；
主从微控器通信电路：该电路实现一个主微控器和两个从微控器之间的通信。主从微控器之间的通信均采用片上的SPI总线资源，主微控器设置为SPI总线主控器，两个从微控器设置为SPI总线从设备，通过两个不同的片选分别实现主微控器和从微控器一、主微控器与从微控器二之间的通讯；
所述方法采取以下步骤：
步骤一：主微控器利用其片上串行通讯接口资源接收四个舵机的指令，或者通过模拟数字转换资源采集四个舵机的模拟指令和位置反馈，通过处理单元计算得到四个电机的速度环指令；
步骤二：通过主从微控器之间的SPI通信电路，主微控器通过SPI总线接口，驱动片选一信号与从微控器一通讯，输出电机一和电机二的速度环指令。完成之后主微控器再驱动片选二信号与从微控器二通讯，输出电机三和电机四的速度环指令。
步骤三：从微控器一解析总线协议，接收电机一和电机二的速度环指令，并结合采集到的电机一和电机二通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机一和电机二的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块一输出电机一的控制信号，通过片上的脉宽调制控制模块二输出电机二的控制信号。从微控器二解析总线协议，接收电机三和电机四的速度环指令，并结合采集到的电机三和电机四通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机三和电机四的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块一输出电机三的控制信号，通过片上的脉宽调制控制模块二输出电机四的控制信号。
步骤四：两个从微控器完成四个电机控制信号输出之后，主微控器通过SPI总线驱动片选一与从微控器一通讯，得到电机一和电机二的反馈状态；之后再通过SPI总线驱动片选二与从微控器二通讯，得到电机三和电机四的反馈状态。
一种多通道电动舵机控制方法，所述主微控器采用MPC5644A型号。
一种多通道电动舵机控制方法，所述从微控器采用MC56F84789型号。
本发明具有的优点和有益效果：
本发明是一种基于微控器的多通道电动舵机控制方法，其特征在于主微控器进行通信和舵机位置回路闭环控制，输出速度环指令，从微控器根据资源数量进行电机速度环和电流环的控制，并且从微控器可根据舵机通道的数量进行配置。主微控器和从微控器之间利用片上资源的通讯接口完成主从微控器之间的通讯。主要的优点如下：
1)主微控器可以根据应用条件选用通信和运算能力强的微控器，以适应不同总线接口和不同运算量的情况，而从微控器可根据被控电机的类型自由搭配选用针对不同电机而开发的专业微控器。这样的高低资源搭配，能够适应各种多通道电动舵机控制的情况。
2)主从微控器的构架使得位置回路和电机速度电流回来分离，可以保证主微控器多通道位置回路控制与从微控器的电机控制互不影响，即使在使用新型电机控制算法时，可以只针对从微控器进行全新设计，对其他几个舵机不会产生影响，使得整个构架具有较强的适用性和隔离功能。
3)充分使用微控器片上系统资源，将一般微控器中有的ADC，SPI，PWM，DMA等资源合理利用，可以减小外围的硬件电路，并且微控器为一种片上系统，开发片上资源简单可靠稳定，对于低成本、小型化需求强烈的应用场合非常有效。
附图说明
图1为基于微控器的多通道电动舵机控制构架；
图2为电机控制时序；
图3为四通道基于直流无刷电机的电动舵机控制架构；
图4为四通道基于永磁同步电机的电动舵机控制架构
具体实施方式
一种多通道电动舵机控制方法，基于以下电路而实现：
一种主从微控器电路，该电路包括一个主微控器电路、多个从微控器电路和主从微控器通信电路：
主微控器电路：该电路实现多通道电动舵机位置环的控制，通过片上的模拟数字转换资源，离散量输入输出资源，根据控制算法实现位置环控制计算，输出各个舵机的速度环指令；
从微控器电路：该电路实现电动舵机中各个通道电机速度环和电流环的控制。根据所包含电机通道的个数，设计和选取从微控器的数量，从微控器利用其片上的脉宽调制控制模块、模拟数字转换资源，离散量输入输出资源根据控制参数和控制算法实现多通道电机位置环和速度环的控制，最终输出各个电机的脉宽调制控制信号。
主从微控器通信电路：该电路实现一个主微控器和多个从微控器之间的通信。通过该模块主微控器输出各个电机的速度环指令，并接受从微控器反馈的控制状态。
所述方法采取以下步骤：
步骤一：主微控器利用其片上资源通过总线接收各个舵机的指令，或者通过模拟数字转换资源采集各个舵机的模拟指令和位置反馈，通过处理单元计算得到速度环指令；
步骤二：通过主从微控器之间的通信电路，将主微控器计算得到的速度环指令发送给各个从微控器；
步骤三：各个从微控器解析总线协议，接收本通道的速度环指令，并结合采集到的本通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块，输出控制信号。
步骤四：从微控器将本通道的控制状态通过主从微控器之间的通信电路反馈到主微控器中。
一种多通道电动舵机控制方法，包含的电路模块有一个主微控器电路、两个从微控器电路和主从微控器通信电路，每个从微控器电路实现两个通道的电机控制，从而实现基于三个微控器的四通道电动舵机分层控制方法。
主微控器电路：该电路实现四通道电动舵机位置环的控制，通过片上的模拟数字转换资源，离散量输入输出资源，根据控制算法实现位置环控制计算，输出四个舵机的速度环指令；
从微控器电路：该电路实现电动舵机中四个通道电机速度环和电流环的控制。根据所选择的微控器资源情况，设置一个从微控器实现两个通道的电机控制，完成四个通道电机控制需要两片从微控器；
主从微控器通信电路：该电路实现一个主微控器和两个从微控器之间的通信。主从微控器之间的通信均采用片上的SPI总线资源，主微控器设置为SPI总线主控器，两个从微控器设置为SPI总线从设备，通过两个不同的片选分别实现主微控器和从微控器一、主微控器与从微控器二之间的通讯；
所述方法采取以下步骤：
步骤一：主微控器利用其片上串行通讯接口资源接收四个舵机的指令，或者通过模拟数字转换资源采集四个舵机的模拟指令和位置反馈，通过处理单元计算得到四个电机的速度环指令；
步骤二：通过主从微控器之间的SPI通信电路，主微控器通过SPI总线接口，驱动片选一信号与从微控器一通讯，输出电机一和电机二的速度环指令。完成之后主微控器再驱动片选二信号与从微控器二通讯，输出电机三和电机四的速度环指令。
步骤三：从微控器一解析总线协议，接收电机一和电机二的速度环指令，并结合采集到的电机一和电机二通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机一和电机二的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块一输出电机一的控制信号，通过片上的脉宽调制控制模块二输出电机二的控制信号。从微控器二解析总线协议，接收电机三和电机四的速度环指令，并结合采集到的电机三和电机四通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机三和电机四的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块一输出电机三的控制信号，通过片上的脉宽调制控制模块二输出电机四的控制信号。
步骤四：两个从微控器完成四个电机控制信号输出之后，主微控器通过SPI总线驱动片选一与从微控器一通讯，得到电机一和电机二的反馈状态；之后再通过SPI总线驱动片选二与从微控器二通讯，得到电机三和电机四的反馈状态。
一种多通道电动舵机控制方法，所述主微控器采用MPC5644A型号。
一种多通道电动舵机控制方法，所述从微控器采用MC56F84789型号。
一种多通道电动舵机控制方法主要包含主微控器模块和从微控器模块，主微控器模块完成舵机位置环的计算。具体实现方法为通过其片上ADC采集单元，采集各个舵机的位置反馈。通过片上串行通讯接口SCI模块接收来自于总线的舵机位置指令，或者通过ADC采集舵机模拟指令，模拟指令与位置指令进行综合计算，并结合舵机的控制参数可以计算得到各个舵机的速度环指令。并将速度环指令通过片上SPI总线，发送到各个从微控器。在使用主微控器的片上ADC、片上SCI和片上SPI总线时，启用直接存储器访问DMA工作模式，在不影响主程序运行时，可以将各个片上资源进行控制。
在从微控器中利用SPI口接收主微控器发送的速度环指令，不同从微控器挂接在同一条SPI总线上，通过器件选择CS信号来进行片选识别，决定哪个从微控器接收总线数据。每个从微控器通过片上ADC、SPI接口和GPIO接口采集电机的电流、位置反馈，在内部实现相应的电机控制算法，最终通过片上的脉宽调制模块输出PWM控制信号。在从微控器中，片上ADC，SPI和GPIO接口均启用直接存储器访问DMA工作模式。从微控器内部以PWM的控制周期作为从微控器的任务周期，在每个PWM半周期时设置中断，触发ADC采集电机电流，能够让采集到的电机电流更加准确。在ADC采集结束后进行电机控制算法计算，将计算的结果放置在PWM模块的寄存器中，在下一个PWM周期的一半时，就会更新上一个周期计算的结果。
实施例一
实现一种四通道基于直流无刷电机的电动舵机的控制方法。电动舵机的位置反馈为直流反馈，其舵机的模拟指令来自于信号发生器给出的模拟指令。电机为直流无刷电机，电机的位置反馈为霍尔HALL_A，HALL_B，HALL_C三相信号。该方法的实现方案为主微控器选择FREESCALE公司的MPC5644A信号，从微控器选择FREESCALE公司的MC56F84789。
主微控器MPC5644A使用其片上12位增强型EQADC转换器的AN_0通道采集舵机1位置反馈，AN_1通道采集舵机2位置反馈，AN_2通道采集舵机3位置反馈，AN_3通道采集舵机4位置反馈，AN_4通道采集模拟指令；在主微控器中实现相应的控制算法，可以得到四个电机的速度环指令。通过其片上的并行化串行外围接口DSPI_A资源与从微控器进行通讯，并通过片选信号CS1和CS2来分别选择从微控器1和从微控器2。在主微控器MPC5644A中增强型EQADC转换器和并行化串行外围接口DSPI_A资源均支持直接内存访问模式EDMA。设置主微控器MPC5644A的任务周期为2ms，则每2ms DMA控制器直接将ADC的采集结果和SPI接收到的数据放置在RAM区内。
主微控器的DSPI_A的SCK，SIN，SOUT同时连接到两个从微控器MC56F84789的QSPI_0的SCLK,MISO,MOSI上，主微控器的DSPI_A的CS1连接从微控器一的SS0，主微控器的DSPI_A的CS2连接从微控器二的SS0。通过SPI总线从微控器一接收和反馈电机一和电机二的信息，从微控器二接收和反馈电机三和电机四的信息。
在每个从微控器MC56F84789中，利用PWMA模块中的PWMA_SM3_3A,PWMA_SM3_3B,PWMA_SM3_3C作为电机一的HALL_A，HALL_B，HALL_C输入，PWMA_SM0_0A,PWMA_SM0_0B,PWMA_SM1_1A,PWMA_SM1_1B，PWMA_SM2_2A,PWMA_SM2_2B作为六路PWM输出。利用PWMB模块中的PWMB_SM0_0A,PWMB_SM1_1X,PWMB_SM2_2X作为电机二的HALL_A，HALL_B，HALL_C输入，PWMB_SM0_0A,PWMB_SM0_0B,PWMB_SM1_1A,PWMB_SM1_1B，PWMB_SM2_2A,PWMB_SM2_2B作为六路PWM输出。采用微控器MC56F84789中12位ADC12的ANA0采集电机一A相电流，ANA1采集电机一B相电流，ANA2采集电机一C相电流。ADC12的ANB0采集电机二A相电流，ANB1采集电机二B相电流，ANB2采集电机二C相电流。
从微控器内部以PWM的控制10KHZ周期作为从微控器的任务周期，在每个PWM半周期时设置中断，触发ADC12采集电机电流。在ADC12采集结束后进行电机控制算法计算，将计算的结果放置在PWMA和PWMB模块的寄存器中，在下一个PWM周期的一半时，就会更新上一个周期计算的结果。在这个过程中，优先级最高的为电机的霍尔输入信号，当任何一路HALL发生跳变时，则进入中断，通过更改PWMA和PWMB的寄存器进行PWM输出换向。在PWMA和PWMB输出时，设置PWMA和PWMB的相位差为90°，可以有效分配直流母线电容上的能量，减小对母线电压的冲击。
实施例二
实现一种四通道基于永磁同步电机的电动舵机的控制方法。电动舵机的位置反馈为交流反馈，可通过设计二阶滤波电流将其转换为直流信号，其舵机的模拟指令来自于RS485总线给出的数字指令。电机为永磁同步电机，电机的反馈为旋转变压器正余弦信号。该方法的实现方案为主微控器选择FREESCALE公司的MPC5644A信号，从微控器选择FREESCALE公司的MC56F84789。
主微控器MPC5644A使用其片上12位增强型EQADC转换器的AN_0通道采集舵机1位置反馈，AN_1通道采集舵机2位置反馈，AN_2通道采集舵机3位置反馈，AN_3通道采集舵机4位置反馈；使用增强型ESCI接口通过外部增加MAX491驱动芯片与外部RS485总线通讯，接收数字指令信号。在主微控器中实现相应的控制算法，可以得到四个电机的速度环指令。通过其片上的并行化串行外围接口DSPI_A资源与从微控器进行通讯，并通过片选信号CS1和CS2来分别选择从微控器1和从微控器2。在主微控器MPC5644A中增强型EQADC转换器、增强型ESCI接口和并行化串行外围接口DSPI_A资源均支持直接内存访问模式EDMA。设置主微控器MPC5644A的任务周期为2ms，则每2ms DMA控制器直接将ADC的采集结果和SPI接收到的数据放置在RAM区内。
主微控器的DSPI_A的SCK，SIN，SOUT同时连接到两个从微控器MC56F84789的QSPI_0的SCLK,MISO,MOSI上，主微控器的DSPI_A的CS1连接从微控器一的SS0，主微控器的DSPI_A的CS2连接从微控器二的SS0。通过SPI总线从微控器一接收和反馈电机一和电机二的信息，从微控器二接收和反馈电机三和电机四的信息。
在每个从微控器MC56F84789中，利用PWMA模块中的PWMA_SM0_0A,PWMA_SM0_0B,PWMA_SM1_1A,PWMA_SM1_1B，PWMA_SM2_2A,PWMA_SM2_2B作为六路PWM输出。利用PWMB模块中的PWMB_SM0_0A,PWMB_SM0_0B,PWMB_SM1_1A,PWMB_SM1_1B，PWMB_SM2_2A,PWMB_SM2_2B作为六路PWM输出。采用微控器MC56F84789中12位ADC12的ANA0采集电机一A相电流，ANA1采集电机一B相电流，ANA2采集电机一C相电流。ADC12的ANB0采集电机二A相电流，ANB1采集电机二B相电流，ANB2采集电机二C相电流。电机的每路旋转变压器正余弦信号通过专用解调芯片AU6802转换为SPI总线的接口，电机一所用的AU6802的SPI接口与从微控器MC56F84789的SPI_1接口连接，电机二所用的AU6802的SPI接口与从微控器MC56F84789的SPI_2接口连接，从微控器MC56F84789通过两路SPI接口得到电机一和电机二的旋转变压器电机位置反馈信号。从微控器内部以PWM的控制10KHZ周期作为从微控器的任务周期，在每个PWM半周期时设置中断，触发ADC12采集电机电流。在ADC12采集结束后进行电机控制算法计算，将计算的结果放置在PWMA和PWMB模块的寄存器中，在下一个PWM周期的一半时，就会更新上一个周期计算的结果。在这个过程中，优先级最高的为电机的霍尔输入信号，当任何一路HALL发生跳变时，则进入中断，通过更改PWMA和PWMB的寄存器进行PWM输出换向。在PWMA和PWMB输出时，设置PWMA和PWMB的相位差为90°，可以有效分配直流母线电容上的能量，减小对母线电压的冲击。

Claims (4)

1.一种多通道电动舵机控制方法，其特征在于，基于以下电路而实现，
一种主从微控器电路，该电路包括一个主微控器电路、多个从微控器电路和主从微控器通信电路：
主微控器电路：该电路实现多通道电动舵机位置环的控制，通过片上的模拟数字转换资源，离散量输入输出资源，根据控制算法实现位置环控制计算，输出各个舵机的速度环指令；
从微控器电路：该电路实现电动舵机中各个通道电机速度环和电流环的控制； 根据所包含电机通道的个数，设计和选取从微控器的数量，从微控器利用其片上的脉宽调制控制模块、模拟数字转换资源，离散量输入输出资源根据控制参数和控制算法实现多通道电机位置环和速度环的控制，最终输出各个电机的脉宽调制控制信号；
主从微控器通信电路：该电路实现一个主微控器和多个从微控器之间的通信； 通过该模块主微控器输出各个电机的速度环指令，并接受从微控器反馈的控制状态；
其特征在于，所述方法采取以下步骤：
步骤一：主微控器利用其片上资源通过总线接收各个舵机的指令，或者通过模拟数字转换资源采集各个舵机的模拟指令和位置反馈，通过处理单元计算得到速度环指令；
步骤二：通过主从微控器之间的通信电路，将主微控器计算得到的速度环指令发送给各个从微控器；
步骤三：各个从微控器解析总线协议，接收本通道的速度环指令，并结合采集到的本通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块，输出控制信号；
步骤四：从微控器将本通道的控制状态通过主从微控器之间的通信电路反馈到主微控器中。
2.根据权利要求1所述的一种多通道电动舵机控制方法，其特征在于，包含的电路模块有一个主微控器电路、两个从微控器电路和主从微控器通信电路，每个从微控器电路实现两个通道的电机控制，从而实现基于三个微控器的四通道电动舵机分层控制方法；
主微控器电路：该电路实现四通道电动舵机位置环的控制，通过片上的模拟数字转换资源，离散量输入输出资源，根据控制算法实现位置环控制计算，输出四个舵机的速度环指令；
从微控器电路：该电路实现电动舵机中四个通道电机速度环和电流环的控制； 根据所选择的微控器资源情况，设置一个从微控器实现两个通道的电机控制，完成四个通道电机控制需要两片从微控器；
主从微控器通信电路：该电路实现一个主微控器和两个从微控器之间的通信； 主从微控器之间的通信均采用片上的SPI总线资源，主微控器设置为SPI总线主控器，两个从微控器设置为SPI总线从设备，通过两个不同的片选分别实现主微控器和从微控器一、主微控器与从微控器二之间的通讯；
所述方法采取以下步骤：
步骤一：主微控器利用其片上串行通讯接口资源接收四个舵机的指令，或者通过模拟数字转换资源采集四个舵机的模拟指令和位置反馈，通过处理单元计算得到四个电机的速度环指令；
步骤二：通过主从微控器之间的SPI通信电路，主微控器通过SPI总线接口，驱动片选一信号与从微控器一通讯，输出电机一和电机二的速度环指令； 完成之后主微控器再驱动片选二信号与从微控器二通讯，输出电机三和电机四的速度环指令；
步骤三：从微控器一解析总线协议，接收电机一和电机二的速度环指令，并结合采集到的电机一和电机二通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机一和电机二的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块一输出电机一的控制信号，通过片上的脉宽调制控制模块二输出电机二的控制信号； 从微控器二解析总线协议，接收电机三和电机四的速度环指令，并结合采集到的电机三和电机四通道电机位置、电机电流的反馈，综合计算出电机三和电机四的占空比大小，并通过片上的脉宽调制控制模块一输出电机三的控制信号，通过片上的脉宽调制控制模块二输出电机四的控制信号；
步骤四：两个从微控器完成四个电机控制信号输出之后，主微控器通过SPI总线驱动片选一与从微控器一通讯，得到电机一和电机二的反馈状态；之后再通过SPI总线驱动片选二与从微控器二通讯，得到电机三和电机四的反馈状态。
3.根据权利要求1所述的一种多通道电动舵机控制方法，其特征在于，所述主微控器采用MPC5644A型号。
4.根据权利要求1所述的一种多通道电动舵机控制方法，其特征在于，所述从微控器采用MC56F84789型号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112650049B (zh) * 2019-10-11 2023-01-20 博世华域转向系统有限公司 电动助力转向电机的信号采集和控制输出的系统及方法
CN111103478B (zh) * 2019-11-22 2022-06-28 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 一种无人直升机用舵机自动检测设备
CN111443630B (zh) * 2020-04-03 2022-01-14 军创（厦门）自动化科技有限公司 一种内建可编程控制功能的伺服驱动器
CN112068867B (zh) * 2020-09-02 2023-05-23 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所 飞控计算机内多功能板软件在线加载架构及加载方法
CN112114539B (zh) * 2020-09-25 2023-11-28 成都易慧家科技有限公司 一种双电机驱动推拉门窗的控制系统及其方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11134209A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Nec Corp フォールトトレラント制御装置
CN102591250A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 杭州电子科技大学 一种双cpu组合形式的运动控制器
CN103213666A (zh) * 2013-05-06 2013-07-24 西北工业大学 一种基于位置环换向的电动舵机装置和控制方法
CN103231798A (zh) * 2013-05-06 2013-08-07 西北工业大学 一种数字电动舵机控制装置和控制方法
CN203504458U (zh) * 2013-10-28 2014-03-26 扬州曙光光电自控有限责任公司 一种带消隙控制和主从控制的交流伺服驱动器
CN103753535A (zh) * 2014-01-08 2014-04-30 深圳市优必选科技有限公司 一种机器人单总线模块化数字舵机控制装置及控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11134209A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Nec Corp フォールトトレラント制御装置
CN102591250A (zh) * 2012-02-28 2012-07-18 杭州电子科技大学 一种双cpu组合形式的运动控制器
CN103213666A (zh) * 2013-05-06 2013-07-24 西北工业大学 一种基于位置环换向的电动舵机装置和控制方法
CN103231798A (zh) * 2013-05-06 2013-08-07 西北工业大学 一种数字电动舵机控制装置和控制方法
CN203504458U (zh) * 2013-10-28 2014-03-26 扬州曙光光电自控有限责任公司 一种带消隙控制和主从控制的交流伺服驱动器
CN103753535A (zh) * 2014-01-08 2014-04-30 深圳市优必选科技有限公司 一种机器人单总线模块化数字舵机控制装置及控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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一种多通道电气双余度的无人直升机舵系统;应浩 等;《兵工自动化》;20140831(第8 期);第2节，图1-3 *

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