基于ARM的数字式自动舵设计

合集下载

基于ARM的自主水下航行器舵控制系统设计

２硬件设计
２１与上位机的通信．
舵机控制器通过ＣＡＮ总线与自动驾驶仪通
线与自动驾驶仪通信，ＬＣ１９内置两路独立的Ｐ２１ＣＡＮ总线控制器，使得该节点体积小，功耗低、
抗干扰性好。
ＣＡＮ通信模块接收到指令后，由微控制器输出两路ＰＷＭ信号，通过功率驱动和功率放大电路分别
基于ＡＲＭ的自主水下航行器舵控制系统设计
董荔宁，严卫生，杨立
（北工业大学航海学校，西安西７０７）１０２
摘要：舵机控制器是自主水下航行器（ＡＵＶ）中的重要组成部分。文中介绍了基于ＡＲ的Ｍ舵机控制系统。该系统选用ＬＣ１９嵌入式微处理器作为控制器，结构简单、可靠。自动驾驶Ｐ２１仪通过ＣＡＮ总线与舵机控制系统通信，实现了对舵的分布式控制。关键词：水下航行器；ＡＲＭ；ＣＡＮ总线；舵机控制系统；设计
０引言
自主水下航行器作为一种军民两用的水下运载
器，近年来取得了长足的发展。舵机是水下航行器
控制舵机的方向和俯仰角度。舵机的位置反馈通过自带的反馈电位计检测角度信号，送入Ａ／Ｄ转换器，与上位机给出的控制指令形成闭环控制，并通过ＣＡ总线实时反馈给自动驾驶仪。系统框图如Ｎ

基于arm芯片的智能婴儿床

• 108•ELECTRONICS WORLD ・探索与观察当今社会的竞争激烈，年轻的父母白天要工作晚上还要照顾宝宝，这已经影响了他们的休息以及工作。

如何既能减轻父母的负担，又能够照顾好宝宝休息成为亟待解决的问题。

睡眠对于婴儿的成长发育起着重要的作用。

一个良好的睡眠环境是睡眠质量的保证,传统的摇床只是提供一个睡眠地方，并未监测和改善婴儿的睡眠环境。

针对以上问题，设计了本款“基于ARM 芯片的智能婴儿床”，旨在为婴儿提供一个舒适、健康的睡眠环境，同时解决家长带宝宝的经验少，且工作节奏快，时间少，缺乏精力的相关知识和经验的问题。

1 系统总体设计该项目是以普通婴儿床为基础，进行二次开发，由普通婴儿床为蓝本，搭载摄像头模块、舵机模块、烟雾气敏传感器、湿度模块、温度传感器、电源、声音采集器、通信模块及音乐播放模块等。

对宝宝睡眠环境和睡眠质量进行监测，使婴儿在一个温暖舒适的环境成长。

如图1。

2 主要硬件设计（图2）（1）采用数字舵机，负责摇晃床体，结构简单，仅vcc 、gnd 以及信号线三根接线，使用方便。

西北民族大学电气工程学院陶腾谭传明杨辉春苏乐李远航基于ARM芯片的智能婴儿床ATK-RM04传送到相应上位机，实现实时监测。

图3 主要程序流程图舵机模块实现婴儿床的摇床功能，将舵机和床体相连接，通过舵机的转动，婴儿床也会相对应的速度摇动，根据代码中pwm 的控制，舵机可以有多种速度，婴儿床也将有不同程度的摇晃，可以达到与人工摇床相同的效果，让孩子舒适进入睡眠。

根据单片机自带的定时器功能进行定时，与舵机协同作用，可以做到家长设置好，系统自动定时运行，达到让孩子睡眠的效果，解放父母的双手。

婴儿床上搭载声音传感器LM386，当LM386检测到婴儿的哭声时，其电压信号发生变化，通过单片机对其电压的变化，得知婴儿已醒来，单片机会对舵机进行上电，舵机开始运行，安抚刚醒来的婴儿，与此同时利用SIM800C 将发送通知给手机，提醒家长婴儿已醒，需要前往照顾。

一种数字化舵机系统设计与实现

赵小龙，马铁华，刘艳莉
（中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原００５）３０１
摘要：数字化舵机具有控制精度高、可靠性高、干扰能力强且便于调整和优化等优点，抗已成为导弹舵机的发展方向。通过实验验证，建立了数字化舵机的系统模型。根据相关技术指标的要求，ＰＤ将Ｉ控制引入舵机系统，计了ＰＤ校正控制器，设Ｉ并在系统空载和加载条件下进行性能的仿真与对比。以专用数字信号处理器（Ｓ）片为基础，ＤＰ芯设计完成了一套基于ＤＰ的数字化舵机仿真系统。Ｓ
Ⅱ ￡［（）＋１（）＝ｅ￡／
Ｊ
ｆ￡ｔ × ｅｔｄｅ）＋（ｄｄ（／ｔ）］
（）１
图２无刷直流电机动态结构图
式中积分的上下限分别是０和ｔ因此它。
方式。滚珠丝杠和齿轮副相结合的传动具有体积重量小、精度高、率高、效易排布等优点。滚珠丝杠计算如图３其数学模型的建立如式（），４
求的角度存在误差时，在控制器的作用下产生误差电压信号，该误差经过驱动器进行功率放大后，驱动伺服电机转动。伺服电机的力矩通过减速传动机构放大，带动舵面，使舵面向要
求的角度偏转。误差为正时，在伺服电机加上的直流平均电压为正，面向正方向转动；舵误
作者简介：赵小龙（９６一）男，１８，满族，辽宁省锦州市人，中北大学博士研究生，究方向：研动态测试及智
能仪器。

基于ARM的随动操舵控制系统的研制

随动操舵控制系统共分成以下几个部分：控
比较广泛，但对于大部分中小型船舶，由于自动操
舵仪价格太高，主要以应用随动操舵仪为主。仍国内随动操舵仪控制系统的技术大部分比较陈旧，其显示仪表还以模拟仪表为主，尤因此设计基于ＡＲ的新型随动操舵仪控制系统。Ｍ
２ＳｈｏｆＣｎｒｌＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｇｈｎｏｇＵｎｖｒｉ，Ｊｎｎ２０６．ｃｏｌｏｔｏｃｅｃｎｇｎｅｉ，Ｓａｄｎｉｅｓｔｏｎｙｉａ５０１，Ｃｈｎ）ｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｃｏｄｎｏｔｅｐｏｌｍｆｏｓｌｔｅｈｏｏｙａｏｔｗｈｅｔｅｉｇｉｓｒｍｅｔｈｏｔｏｃｒｉｇｔｈｒｂｅｏｂｏｅｅｔｃｎｌｇｂｕｅｌｓｅｒｎｎｔｕｎ，ｔｅｃｎｒｌｓｓｅｏｅｌｓｅｒｎａｅｎＡＲｓｄｓｇｅ．Ｔｈｏｔｏｙｔｍｏｌｃｉｖａｄｓｅｒｇ，ｗｈｅｙｔｍｆｗｈｅｔｅｉｇｂｓｄｏＭｗａｅｉｎｄｅｃｎｒｌｓｅｃｕｄａｈｅｅｈｎｔｅｉｓｎｅｌｓｅｒｎｎｗｉｈｎｒｍｅｌｔｅｉｇｔａｄｓｅｒｎ．ＦｒｈｒｏｅｈｎｅｆｃｕｃｉｎｗａｎｒａｅｔｅｉｇａｄｓｔｉｇｆｏｗｈｅｅｒｎＯｈｎｔｅｉｇｃｓｕｔｅｍｒ，ｔｅｉｔｒａｅｆｎｔｓｉＭ的随动操舵控制系统的研制

【精品】自动舵控制系统设计

自动舵控制系统设计船舶借助螺旋桨的推力和舵力来改变或保持航速和航向，实现从某港出发按计划的航线到达预定的目的港。

由此可见，操舵系统是一个重要控制系统，其性能直接影响着船舶航行的操纵性、经济性和安全性。

自动操舵仪是总结了人的操舵规律而设计的装置，是用来控制船舶航向的设备,能使船舶在预定的航向上运行，它能克服使船舶偏离预定航向的各种干扰影响，使船舶自动地稳定在预定的航向上运行，是操纵船舶的关键设备.系统的调节对象是船，被调节量是航向。

自动舵是一个闭环系统，它包括:航向给定环节；航向检测环节；给定航向与实际航向比较环节;航向偏差与舵角反馈比较环节；控制器；执行机构；舵；调节对象—船;舵角反馈机构等。

自1922年自动舵问世到今天，代替人力操舵的自动舵的发展确实取得了长足的进展,在相当程度上减少了人力,节约了燃料，降低了机械磨损,但是距离真正意义上的操舵自动化还有相。

当大的距离。

一国内外研究现状自70年代起，国内一些科研院所、高校开展自动舵的理论与开发工作,并取得了不少成果，一些航海仪表厂家也独立或与研究所、高校合作开展了自动舵的试制和生产，其产品以模拟PID舵为主。

目前虽然国产自适应舵已经投入实船使用，但效果并不明显。

智能控制舵还处于理论研究阶段,还没有产品化。

航迹舵基本上也处于研究阶段，还没有过硬的产品。

目前国外市场上有多种成熟的航向舵、航迹舵产品，其控制方法大多为比较成熟的自适应控制,例如日本Tokimec公司的PR—8000系列自适应自动舵、德国Anschuz公司的NAUTOCONTROL综合系统中的自动舵、美国Sperry公司VISIONTECHNOLOGY系统中的自适应自动舵等。

近几年发展起来的智能控制及其它近代控制在自动舵上应用尚处于方案可行性论证及实验仿真阶段,还有待于进一步工程实现研究。

我国对自适应舵的研究起步较晚，自80年代以来，有关单位开展了对自适应舵的研究工作，发表了一些设计方案，仿真研究结果和产品。

基于STM32的舵机控制系统毕业设计论文

基于STM32的舵机控制系统摘要随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中，舵机的控制系统发生了巨大的变化。

单片机、C语言等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化，使得舵机的控制系统有了新的的研究方向与意义。

本文描述了一个由STM32微处理器、舵机、LCD 显示器、键盘等模块构成的，提供基于STM32的PWM信号舵机的控制系统。

该系统采用STM32微处理器为核心，在MDK的环境下进行编程，根据键盘的输入，使STM32产生周期性PWM信号，用此信号对舵机的速度及转角进行控制，并且通过LCD显示出数据。

结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点.关键词：STM32微处理器；舵机系统；LCD显示；PWM信号AbstractAs well as the high-tech products gradually integrated into the daily life,servo control system has undergone tremendous changes.SCM and C language of the frontier disciplines such mature technology and practical，Make steering control system is a new research direction and meaning.This paper describes a STM32 microprocessors, steering, LCD display and keyboard, etc.Based on the STM32 servo control system of PWM signal，This system uses STM32 microprocessor as the core, MDK in the environment, according to the keyboard input programming, STM32 produce periodic PWM signal, with this signal to the velocity and Angle of steering gear control, and through the LCD display data. The features of the simple hardware, stable operation and high precision are incarnated in the proposed system.Keywords:STM32 microprocessors; Steering system; LCD display；pulse width modulation signal目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题的研究展望 (2)课题任务及要求 (2)1.3 课题内容及安排 (3)第2章硬件设计 (4)2.1 STM32微处理单元 (4)2.2 舵机 (8)2.3 LCD显示器 (9)2.4 时钟电路的制作 (10)第3章软件设计 (12)3.1 STM32固件库简介 (12)3.2 软件的总体设计 (13)3.3 时钟初始化子程序 (14)3.4 I/O口初始化子程序 (17)3.5 PWM信号子程序 (17)3.6 A/D转换初始化子程序 (18)3.7 LCD显示子程序 (19)第4章系统调试 (21)4.1 调试方案 (21)4.1.1 硬件调试方案 (21)4.1.2 软件调试方案 (21)4.2 故障调试及解决方法 (22)4.3 联调结果 (22)结论 (26)社会经济效益分析 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录I 电路原理图 (30)附录Ⅱ程序清单 (35)第1章绪论舵机（servo motor）,又名伺服电机,主要是由外壳、电路板、马达、减速齿轮和电位器构成。

自动操舵仪研制与实现浅谈

自动操舵仪研制与实现浅谈摘要自动操舵仪是舰船的航行控制的重要设备，对于舰船航行的安全性和经济型起到决定性作用。

由于不同舰船模型的不同，吨位的不同，航行水域不同等导致控制性能的不足，无法完成既定任务或是不能按时将货物运送目的地。

因此研制一款适应不同模型、不同吨位及海况的自动舵操舵仪势在必行，具有重要的战略意义及经济效益。

关键词：自动操舵仪；工作原理；设计2、主要功能用途自动操舵主要用用于舰船的转向控制，一般具有简操、随动、航向、迹向及航迹操舵等功能，同时具有完备的航行状态指示和报警功能。

简操：通过手柄直接控制打舵；航向：通过设定新航向，来输出指令舵角，自动保持设定的指令航向；迹向：结合当前GPS信号，设定新航向后输出指令舵角来保持设定的指令航向；航迹：自动跟踪外部航行计划设备设置的计划航线。

采用ARM芯片为控制核心，其优点是功能完备、启动迅速、控制可靠，整套仪器具有智能化程度高、可靠性好、使用维护方便等特点。

说明：航向、迹向、航迹等工作模式一般使用于较开阔的水域，简操、随动等工作模式一般适用于进、出港等狭窄航道。

3、主要性能指标1）电源电压：AC380V 50Hz，两路，DC24V 一路；2）操舵范围：±35º（标准）；3）随动操舵灵敏度：≤1º；4）航向操舵最高灵敏度：≤0.5º航差角；5）航向复示精度 0.1º；6）航向修正范围：0º～±180º，可连续修正。

4、系统组成及工作原理主仪器主要由报警单元、控制单元、罗经复示单元、随动手轮单元、显控单元、泵组选择单元、操舵方式装换单元、简操单元、舵角复示单元及状态设置单元等组成。

自动操舵仪采用ARM芯片为控制核心，采用模糊自适应控制算法，CAN总线进行通信，标准模块化设计，双通道冗余设计，工作时可以通过人为设置指令舵角或是预设航向、或是通过电子海图等航迹规划设备输出预设航线信息进入系统，系统结合当前海况、装载、船舶特性等进行运算、处理后输出控制电磁阀开关方向的信号，即控制液压系统的油压方向从而带动舵机舵叶的往复运转，从而达到改变船舶航向的目的。

基于ARM的小型无人机飞行控制器设计

１飞行控制器功能
无人机在飞行过程中，为了实现一定的飞行任务，飞行控制器首先要能稳定飞行的姿态、速度和高度，使其按预定的航路飞行；还要能控制飞行的姿态、速度和高度，使其能按照地面工作人员的遥控指令来调整，适应飞行任务的改变，并且能够自适应调整来适应飞行环境的变化。随着无人机任务的不断复杂，对无人机性能的要求越来越高，不仅要求飞行距离远、高度高、续航时间长，而且要求无人机飞行速度快和载荷多，同时具有故障自诊断、故障自修复、自主飞行等等诸多功能。因此无人机上的飞行控制器不仅仅保持和控制无人机飞行，
ＲＳ－２３２或者ＲＳ－４８５接口，而Ｓ３Ｃ２４１０片内集成了３个ＵＡＲＴ
接口，不能满足系统的需要。选用专用串口扩展芯片ＬＰ２３２８，
它可以把一个ＵＡＲＴ串行口扩展成３个全新的全双工ＵＡＲＴ
飞行控制器功能无人机在飞行过程中为了实现一定的飞行任务飞行控制器首先要能稳定飞行的姿态速度和高度使其按预定的航路飞还要能控制飞行的姿态速度和高度使其能按照地面工作人员的遥控指令来调整适应飞行任务的改变并且能够自适应调整来适应飞行环境的变化
您的论文得到两院院士关注文章编号：１００８－０５７０（２００７）１０－２－０１３３－０３
合，这样将获得比较高的性价比。ＳＤＲＡＭ由两片Ｋ４Ｓ５６１６３２组
成共６４Ｍ字节，工作３２位模式下；ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ采用的是６４Ｍ
字节的Ｋ９Ｆ１２０８，可兼容１６Ｍ、３２Ｍ、１２８Ｍ字节；ＮＯＲＦＬＡＳＨ采

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

关键词：Ｒ自动操舵仪；ＡＭ；野本模型；模块化设计
中图分类号：Ｈ１４：６６１Ｔ３Ｕ６．文献标识码：Ａ文章编号：０１４５（００００６０１０ — ５１２１）９— ０５— ４
ＤｅｉｎｏｉｉａｕｏｉｏａｅｎＡＲＭｓｇｆｄｇｔｌａｔｐｌｔｂｓｄｏ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｉｎｔｈｒｂｅｏｕｏｉｔｏｎｉｕｏｎｒｓｎｎｏｅｉｎｔｃｎｌｇｍｉｇａｅｐｏｌｍｆａｔｐｌｒｌｇｔｔｏｆａｏｍｅｉｏｒｕｔｕｉｇａａｇｄｓｇｈｏｏｙ，ａｍｏｕａｅｉｎｍｅｈｄｆｒｄｇｎｃｙｌｅｄｌｒｓｇｔｏｉ— ｄｏｉｕｏｉｔａｅｎＡＲＭａｒｓｎｅｎｈｏｒｓｏｄｎｘｅｍｅｔｌｒｓｌｒｉｅ．Ｆｒｔ，ｔｅｎｍｏｏｍｏｅｓｉｔｄｃｄｔａｔｐｌｓｄｏｌａｏｂｗｓｐｅｅｔｄａｄｔｅｃｒｐｎｉｇｅｐｒｎａｅｕｔｗｅｅｇｖｎｅｉｓｉｌｈｏｔｓｙｄｌｗａｎｒｕｅｏａｄｔｅｃｎｒｌｒｎｉｌｏｅｓｓｅｗｓａａｙｅ．Ｔｅｅｍａｎｆｎｔｎｍｏｕｅｅｅｐｅｅｔｄａｃｒｉｇｔｙｔｍｉｇａｎｈｏｔｉｃｐｅｆｔｙｔｍａｎｚｄｈｎｔｉｃｉｄｌｓｗｒｒｓｎｅｃｏｄｎｓｓｅｄａｒｍ，ａｌａｏｐｈｌｈｕｏｏｓｗｅｌｓｔｅｓｆｒｏｈｒ．ＢｔａｄｒｎｏｔｒｅｅｒａｉｅｎｔｅｄｓｇｔｏｆｍｏｕａｉａｉｎｓｒｃｕｅｈＩｏｔｌａｇ — ｈｏｗａｅｆｗｃａｔｔｌｓｏｈｈｒｗａｅａｄｓｆｗａｅｗｒｅｌｄｉｈｅｉｎｍｅｈｄｏｄｌｒｚｔｔｔｒ，ＴｅＰＤｃｎｒｌｏｚｏｕｏｒｈｗａｓｄｆｒｔｅａｔｍａｉｅｄｎｏｔｏｓａｅ．Ｔｅｓｓｅｉｔｇａｅａｅｙｏａｉａｉｎｓｇａｎｅｆｃｓｓｃｓｅｅｔｏｉｉｍｓｕｅｕｏｔｈａｉｇｃｎｒｌｔｔｇｔｏｈｃｒｙｈｙｔｍｎｅｒｔｓａｖｒｔｆｎｖｇｔｉｌｉｔｒａｅｕｈａｌｃｒｎｃｉｏｎｃｍｐｓ，ＧｙｏｃｍｐｓｎＳｏａｓｒ — ｏａｓａｄＧＰ．Ｔｅｓｓｅｈｓａｖｒｅｙｏｏｔｌｄｓｎｌｄｎｈｎａｃｎｒｌｅｖｏｔｌａｄａｔｍａｉｃｎｈｙｔｍａａｉｔｆｃｎｒｏｍｏｅ，ｉｃｕｉｇｔｅｍａｕｌｏｔ，ｓｒｏｃｎｒｎｕｏｔｏ — ｏｏｃ
ＦＥＮＧｏ，ＸＩＨａＯＮＧａ．ｈｎＹｕｎｓｅｇ
（．ｏｌｅｏｆｒｔｎＥｇｅｒｇｈｊｎｎｖｒｔｏｅｈｏｏｙＨａｇｈｕ３０３，ｈｎ；１Ｃｌｇｆｎｏｍａｏｎｉｅｉ，ＺｅｉｇＵｉｓｙｆｃｎｌ，ｎｚｏ０２ＣｉａｅＩｉｎｎａｅｉＴｇ１２ＣｌｇｆｃａｉｌＥｅｔｃｌｎｉｅｒｇＪｘｇＵｉｒｉ，ｉｉｇ３４０，ｈｎ）．ｏｅｅｏｈｎｃ＆ｌｃｉａＥｇｎｅｎ，ｉｉｎｖｓｙＪｘ１０１ＣｉａｌＭｅａｒｉａｎｅｔａｎ
的数字式自动舵设计术
Hale Waihona Puke 封浩，熊远生２（．江工业大学信息工程学院，江杭州３０３；．１浙浙１０２２嘉兴学院机电工程学院，浙江嘉兴３４０）１０１
摘要：针对我国的自动操舵仪长期以来都是采用模拟技术设计的问题，介绍了一种以ＡＭ为核心的数字式自动舵的模块化设计方Ｒ法及相应实验结果。首先介绍了船舶运动控制的野本模型，分析了系统的控制原理，然后根据系统结构框图设计了各功能模块和程序流程图。系统的软硬件均采用模块化设计，自动航向控制策略采用ＰＤ控制。系统具有电子罗盘、Ｉ电罗经、ＰＧＳ等多种导航信号接口，具有手动、随动、自动等多种控制模式，预留了多种通讯接口，可方便地与其它设备连接。实验结果表明，该设计方案可行。
第２７卷第９期
２１００年９月
机
电
工
程
Ｖｏ＿７Ｎｏ９ｌ２．Ｓｐ．２０ｅ０１
Ｊｕｎｌｏｃａｉａ＆ＥｅｔｃｌＥｇｎｅｉｇｏｒａｆＭｅｈｎｃｌｌｃｒａｎｉｅｒｉｎ
基于Ａ