2009 FRC Control System
1.《计算机控制技术》2009秋国防科技大学考试试卷(A)卷 答案
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密
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7
得分 五、综合分析设计题（ 14 分） 以下两题任选一题加以完成： 1. 给定控制对象的差分方程如下： y (k ) x1 (k ); x3 (k 1) u (k ) 2 x2 (k ) 3 x3 (k ) 求： （ 1）将差分方程化为对应离散状态方程的可控标准型； （ 2）判断离散系统的能控和能观性； （ 3）对该离散系统，试确定状态反馈系数矩阵 K ，使得由 u (k ) Kx(k ) r (k ) 与被控对象构成的闭环控制系统的极点为： Z1 0.1; Z 2 0.2; Z 3 0.3; (1) x1 (k 1) 0 1 0 x1 ( k ) 0 x1 (k ) x2 (k 1) 0 0 1 x2 ( k ) 0 u ( k ), y(k) (1 0 0) x2 (k ) (3分) x (k 1) 0 2 3 x ( k ) 1 x (k ) 3 3 3 2 (2)QC ( H GH G H ); 0 0 1 ...........................(2分） QC 0 1 3 ; 故QC 满秩，系统完全 1 3 7 C 1 0 0 ............(2分） QO CG ; QO 0 1 0 ; 故QO 满秩，系统可观 0 0 1 CG 2
封 － 密
0.09366z + 0.04762 z 2 - 1.819 z + 0.8187 G z 0.09366z + 0.04762 2 1 G z z - 1.819 z + 0.8187 0.09366z + 0.04762
基于FPGA的机器人多路舵机控制器
第9卷 第11期 2009年6月167121819(2009)1123083204 科 学 技 术 与 工 程Science Technol ogy and Engineering Vol 19 No 111 June 2009Ζ 2009 Sci 1Tech 1Engng 1基于FPGA 的机器人多路舵机控制器王 倩 李冬雪(中国空空导弹研究院,洛阳471009)摘 要 设计了一种基于FPG A 的多舵机控制器,用于小型多关节机器人的控制中。
其优点是精度高,通道数多、硬件扩展方便,并大幅减少了软件编程量。
实验数据表明,该设计能够达到0.01°的角度分辨率。
并可在一片EP1C3T100的FPG A 上实现40路以上的舵机控制。
关键词 舵机控制 脉宽调制 现场可编程门阵列 机器人中图法分类号 T N492; 文献标志码 A2009年3月3日收到第一作者简介:王 倩(1981—),男,山东省新泰市人,工程师,硕士,研究方向:机载光电设备控制系统,E 2mail:wang_qian_mail@ 。
舵机由于结构形式紧凑,控制简单等优点,广泛应用于小型多关节机器人中,如小型人形机器人、六足仿生机器人等。
在这些应用中,需要对十几个舵机进行各自独立的控制,因此,多舵机的协调控制方法是小型多关节机器人的研究热点之一[1—3]。
本文介绍了舵机的控制原理,设计了基于FPG A (Field Pr ogra mmable Gate A rrays )的多舵机控制器,该控制器与顶层AR M 控制芯片一起构成了小型多关节机器人的硬件平台。
本文还进行了实验研究,对控制器的性能进行了测试。
1 舵机的控制原理舵机是一种集成了内部闭环电路和减速器的角位置伺服电机,一般有三根引线,分别是电源,地和控制信号。
控制信号为脉宽调制信号(P WM ),舵机的输出转角与脉冲宽度(每个周期中高电平的时间,以下简称脉宽)有固定的对应关系,只要给出一定脉宽的控制信号,舵机就会转到相应的角位置并保持该角位置不变,并且可以抵抗一定的外力。
机电系统建、模辨识与控制课件 Chapter02_Modeling2009
a0
dn dtn
y(t)
a1
d n1 dt n 1
y(t)
an1
d dt
y(t) an y(t)
b0
dm dtm
u(t)
b1
d m1 dt m 1
u(t)
bm1
d dt
u(t)
bmu(t )
G(s)
Y (s) U (s)
b0sm a0sn
b1sm1 a1sn1
bm1s bm an1s an
xn
1
n1
xn an an1 an2 a1 xn n x1 ຫໍສະໝຸດ y 100
x2
0u
xn
x Ax Bu
y Cx Du
2.1.3 状态变量方程
x1
x2
x
xn1
xn
0 1
0 0
0
0
A
1
0
0
0
0
1
an an1 an2 a1
• 建立数学模型的方法(Modeling Approaches):
解析法(Analytical Method) 实验法(Experimental Method)
2.1 机电系统的描述方法(Models of Mechatronical Systems)
2.1.1 微分方程和传递函数(Differential Equations and
hn bn 1hn1 n1h1 nh0
x1(k 1) 0
x2 (k
1)
0
xn1
(k
1)
0
xn (k 1) an
1 0 0 an1
0 1 0 an2
0 x1(k) h1
02-小型无人倾转旋翼机飞行操纵控制系统研究(郭剑东)
第二十四届（2008）全国直升机年会论文小型无人倾转旋翼机飞行操纵控制系统研究郭剑东 宋彦国 夏品奇（南京航空航天大学 直升机旋翼动力学重点实验室，南京 210016）摘 要: 本文通过研究倾转旋翼机的飞行动力学模型，建立了小型无人倾转旋翼机在直升机、倾转及飞机飞行模式的飞行力学模型。
仿真计算得出配平工作点处各通道的操纵量和飞行器的飞行姿态，并提取了工作点处的线性模型。
采用特征结构配置理论实现了小型倾转旋翼机的角速率解耦控制（RCAH ），在各通道解耦的基础上利用经典控制理论完成了姿态保持控制（ACAH ）。
通过仿真结果表明设计的控制系统具有良好的指令跟踪性能。
关键词：倾转旋翼机；非线性方程；特征结构配置；引 言倾转旋翼机属于垂直起降飞行器（VTOL ：Vertical Take-Off and Landing ）的一个重要分支，兼有直升机和飞机的优点，具有直升机垂直起降和空中悬停，固定翼飞机高速前飞的特点[1、2]。
飞行模式多样，具有直升机飞行模式、过渡飞行模式和飞机飞行模式，过渡飞行模式的操纵与控制技术是亟待解决的关键技术。
近年来我国十分重视倾转旋翼机相关技术的发展和理论知识的积累。
本文针对小型无人倾转旋翼机建立了全量非线性飞行动力学数学模型，并在Matlab 的Simulink 的仿真环境中建立飞行力学仿真模型，展开该飞行器飞行性能与操纵控制策略的仿真。
1 小型无人倾转旋翼机飞行动力学模型 1.1 数学模型分析该飞行器飞行操纵控制策略的基础是系统的飞行动力学数学模型。
在分析时假定小型倾转旋翼机为刚体，在空中的运动有6个自由度，即质心的3个移动自由度和绕质心的3个转动自由度。
其机体坐标系如图1所示。
分别建立倾转旋翼机的旋翼、机翼、发动机短舱、机身、平尾、垂尾的风轴坐标系，在各自坐标系中计算气动力及力矩，最后将力及力矩通过坐标转换至重心，各部件的计算方法参考[3、4]，合外力及外力矩分别为：),,(,,z y x i M F i i =即),,(z y x i = (1)其中，下标ir 表示右旋翼，il 表示左旋翼，iw 表示机翼（包括副翼），ip 表示发动机短舱，if 表示机身，ih 表示平尾（包括升降舵），iv 表示垂尾（包括方向舵）。