[发明专利]电动舵机的控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种电动舵机的控制方法及装置，所述控制方法包括：对电动舵机的舵面期望阶跃位置信号进行二阶低通滤波，获得实际期望位置和速度信号；根据实际期望位置和速度信号对专家PID算法进行改进，输出控制信号；其中，在改进的专家PID算法中，比例控制的输入信号为实际位置输出信号和实际期望位置信号，微分控制的输入信号为实际速度输出信号和实际期望速度信号；基准信号为包括当前实际位置信号和当前实际速度信号；根据控制信号和电机力矩电流信号进行防饱和PI控制，输出作为产生PWM或SVPWM的依据信号；根据依据信号产生的PWM或SVPWM信号驱动电动舵机的电机操作，进行位置控制。本发明实施例的控制方法对电动舵机的位置控制精度较高。

技术领域

本发明涉及电机驱动控制技术领域，尤其涉及机器人、飞行器中高性能电动舵机的控制方法及装置。

背景技术

电动舵机是一种控制执行机构，主要是进行舵面位置控制，属于电机驱动控制中的位置伺服驱动控制，在机器人、飞行器等领域中广泛应用。电动舵机将输出位置信号反馈至输入端，经过控制器的计算后进行驱动控制，形成位置伺服控制系统。电动舵机对体积、功重比、控制性能等方面要求十分严格，在位置优化控制的同时，需要对位置变化中的速度、扭矩等进行稳定性控制，防止转速抖动，提高电动舵机的性能是舵机行业亟待解决的问题。

发明内容

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种电动舵机的控制方法及装置，可较佳的解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种电动舵机的控制方法，包括：

对电动舵机的舵面期望阶跃位置信号进行二阶低通滤波，获得实际期望位置信号和实际期望速度信号；

根据所述实际期望位置信号和实际期望速度信号对专家PID算法进行改进，输出控制信号；其中，在改进的专家PID算法中，比例控制的输入信号为实际位置输出信号和所述实际期望位置信号，微分控制的输入信号为实际速度输出信号和所述实际期望速度信号；

根据所述控制信号和电机力矩电流信号进行防饱和PI控制，输出作为产生PWM或SVPWM的依据信号；

根据所述依据信号产生的PWM或SVPWM信号驱动所述电动舵机的电机操作，进行位置控制。

优选地，在改进的专家PID算法中，比例环节的控制方式如下：

kp[e(k)-e(k-1)]=kp[(r'(k)- r'(k-1))-(y(k)-y(k-1))]；

其中，kp为比例调节系数；e(k)、e(k-1)分别为当前和前一个采样时刻的误差值；r'(k)、r'(k-1)分别为当前、前一个采样时刻的实际期望位置；y(k)、y(k-1)分别为当前、前一个采样时刻的实际位置。

优选地，在改进的专家PID算法中，微分环节的控制方式如下：

kd[(y(k)-y(k-1))/T-v'(k)]；

其中，T为位置采样周期；v'(k)为实际期望速度。

一种电动舵机的控制装置，包括：

滤波模块，用于对电动舵机的舵面期望阶跃位置信号进行二阶低通滤波，获得实际期望位置信号和实际期望速度信号；

改进模块，用于根据所述实际期望位置信号和实际期望速度信号对专家PID算法进行改进，输出控制信号；其中，在改进的专家PID算法中，比例控制的输入信号为实际位置输出信号和所述实际期望位置信号，微分控制的输入信号为实际速度输出信号和所述实际期望速度信号；

防饱和PI运算模块，用于根据所述控制信号和电机力矩电流信号进行防饱和PI控制，输出作为产生PWM或SVPWM的依据信号；