1。3  本文主要研究内容及技术途径

1。3。1  研究内容

   （1）分析舵机控制系统的研究现状和不足之处，提出自己的新思路。

   （2）建立舵机控制系统的数学模型，基于PI、PID和积分分离PID算法，用Simulink对舵机控制系统模型进行模拟仿真，分析控制系统参数的调节方式和规律。

   （3）采用LPC2292型ARM开发板平台，设计舵机的硬件及软件部分，实现系统的软硬件联调。

   （4）基于舵机控制系统硬件和软件，将PID算法用于实际工程问题，通过舵机控制实验，得到不同信号输入条件下舵机的响应情况并分析实验结果。   

1。3。2  采用的技术途径 

  （1）查阅制导炮弹舵机控制方面的相关文献。了解制导炮弹舵机控制系统的软硬件设计，控制算法等部分的研究现状，掌握舵机控制系统设计的方法及流程。

  （2）推导舵机控制系统数学模型，根据所选控制算法设计控制模型，编写控制算法程序。

  （3）使用Simulink仿真软件舵机控制系统进行模拟仿真，分析舵机控制规律。

  （4）以LPC2292型ARM开发板为硬件设计平台，了解舵机控制系统各模块功能，并对系统各模块进行调试。

  （5）在硬件平台上验证舵机控制算法，进行舵机控制实验，给出舵机控制调试步骤及实验数据结果。 

2  电动舵机控制系统的总体结构与控制原理

2。1  电动舵机控制系统的组成

2。1。1  结构单元

电动舵机控制系统主要包括控制器单元、光电隔离单元、功率驱动单元、无刷直流电机、减速机构、舵片和位置反馈传感器，其连接顺序见图2。1。

图2。1  舵机控制系统结构

2。1。2  各部分功能

  （1）控制器：数字处理单元（ARM内核）。作用在于采集控制信号（电压信号）和位置传感器反馈的输出信号（角度信号），经过算法处理后形成控制电机运动的PWM控制信号，驱动功率电路使电机运转，带动舵片偏转到预定角度位置来控制舵机的转动。它是控制系统中最重要的硬件部分。

  （2）光电隔离单元：A。增加驱动能力；B。提升驱动电压； C。去除干扰。 

  （3）功率驱动电路：一般采用桥式电路来增大功率，驱动电机运转。

  （4）无刷直流电机：是舵机系统的关键部分，作为舵片的驱动机构，通过电机的转动带动舵片运动。

  （5）减速机构：采用齿轮减速机构、丝杆减速机构或其他机构，将电机转轴的转动转换到舵片的运动。

  （6）舵片：作为舵机控制系统的执行机构，它的偏转直接影响制导炮弹的气动性能，从而达到控制炮弹运动的目的。

  （7）位置反馈：采用角度传感器将舵片某时刻的实际偏转角度值反馈给舵机控制器。

2。2  电动舵机系统数学模型的建立

电机是将电能转换为机械能的器件，是电动舵机系统的核心部件,下面基于常用的无刷直流电机来推导建立电动舵机系统的数学模型。无刷直流电机原理见图2。2。

图2。2  无刷直流电机原理图

    在图2。2中，为电枢电压，为电枢总电感，为电枢电流，为电枢总电阻，为电枢反电动势，为电枢转动的角度。

无刷直流电机数学模型的推导由三部分构成：

（1）电枢回路电压平衡方程