一种控制舵机的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制舵机的装置及方法。该方法包括：获取实际输出值和预设的比较值，并计算出实际输出值和比较值之间的差值；根据差值的大小来选择PID控制或者PD控制，其中PID控制为将差值进行比例、积分和微分计算后得到的控制量进行控制，PD控制为将差值进行比例和微分计算后得到的控制量进行控制。通过上述方式，本发明专利技术能够实现响应速度快、震荡和超调量较小的控制。

Device and method for controlling steering gear

The invention discloses a device and a method for controlling steering gear. The method includes: obtaining the actual output value and the preset value, and calculates the actual output value and compare the difference between the value; to select the PID control or PD control according to the difference between the size of the PID control will be controlling the amount of difference of proportion, integral and differential calculation, PD control will control the amount of difference ratio and differential calculation after. By the method, the invention can realize the control of fast response speed, small overshoot and overshoot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，尤其是涉及一种控制舵机的装置及方法。
技术介绍
舵机是机器人结构中重要组成部分，是机器人控制系统的执行机构，它与主控制器及上位机共同组成了机器人的控制系统。舵机正常工作时，主控制器通过接收和发送控制指令给机器人的各个舵机，通过控制舵机的转动从而控制舵面的偏转，在舵面发生偏转时，反馈机构装置把位置信号实时传送给主控制器，主控制器再对舵面偏转角度进行修正，最终完成相应的高精度行为动作，比如机器人足球、机器人的避障、机器人相扑、投篮等行为。舵机是个糅合了多项技术的科技结晶体，它由直流电机、减速齿轮组、传感器和控制电路组成，是一套自动控制装置。对于舵机而言，位置检测器是它的输入传感器，舵机转动的位置一变，位置检测器的电阻值就会跟着变。通过控制电路读取该电阻值的大小，就能根据阻值适当调整电机的速度和方向，使电机向指定角度旋转。现有技术的舵机主要靠电阻值的改变来实现简单的反馈控制，存在响应速度、稳定性、可靠性、动静态性能都较低的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种控制舵机的装置及方法，能够实现响应速度快、震荡和超调量较小的控制。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种控制舵机的方法，该方法包括：获取实际输出值和预设的比较值，并计算出实际输出值和比较值之间的差值；根据差值的大小来选择PID控制或者PD控制，其中PID控制为将差值进行比例、积分和微分计算后得到的控制量进行控制，PD控制为将差值进行比例和微分计算后得到的控制量进行控制。其中，方法还包括：预设一差值阈值。其中，根据差值的大小来选择PID控制或者PD控制的步骤进一步包括：判断差值是否小于或等于差值阈值；若判断的结果为是，则进行PID控制；若判断的结果为否，则进行PD控制。其中，PID控制和PD控制的公式如下：其中，error(k)为差值，kp为比例放大系数，ki为积分时间系数，kd为微分时间系数，T为采样时间，β为积分的开环系数，β的取值为：λ为差值阈值，当β为1时，采用PID控制，当β为0时，采用PD控制。其中，实际输出值为实际输出电流值、实际输出速度值和实际输出位置值。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种控制舵机的装置，该装置包括：差值计算模块，用于获取实际输出值和预设的比较值，并计算出实际输出值和比较值之间的差值；选择模块，用于根据差值的大小来选择PID控制或者PD控制，其中PID控制为将差值进行比例、积分和微分计算后得到的控制量进行控制，PD控制为将差值进行比例和微分计算后得到的控制量进行控制。其中，装置还包括：预设模块，用于预设一差值阈值。其中，选择模块进一步包括：判断单元，用于判断差值是否小于或等于差值阈值；控制单元，用于在判断单元判断的结果为是时，进行PID控制，在判断单元判断的结果为否时，进行PD控制。其中，PID控制和PD控制的公式如下：其中，error(k)为差值，kp为比例放大系数，ki为积分时间系数，kd为微分时间系数，T为采样时间，β为积分的开环系数，β的取值为：λ为差值阈值，当β为1时，采用PID控制，当β为0时，采用PD控制。其中，实际输出值为实际输出电流值、实际输出速度值和实际输出位置值。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供一种控制舵机的方法，具体为：首先获取实际输出值和预设的比较值，并计算出实际输出值和比较值之间的差值，然后根据差值的大小来选择PID控制或者PD控制，其中PID控制为将差值进行比例、积分和微分计算后得到的控制量进行控制，PD控制为将差值进行比例和微分计算后得到的控制量进行控制。因此，本专利技术能够根据实际输出值和比较值之间的差值的大小来选择不同的控制方式，从而实现响应速度快、震荡和超调量较小的控制。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种控制舵机的方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种控制舵机的装置的结构示意图。具体实施方式请参阅图1，图1是本专利技术实施例提供的一种控制舵机的方法的流程图。如图1所示，本专利技术的方法包括以下步骤：步骤S1：获取实际输出值和预设的比较值，并计算出实际输出值和比较值之间的差值。步骤S2：根据差值的大小来选择PID(ProportionalIntegrationDifferential，非线性比例积分微分)控制或者PD(ProportionalDifferential，比例微分)控制，其中PID控制为将差值进行比例、积分和微分计算后得到的控制量进行控制，PD控制为将差值进行比例和微分计算后得到的控制量进行控制。其中，本实施例还会预设一差值阈值。本步骤具体为首先判断差值是否小于或等于差值阈值，若判断的结果为是，则进行PID控制，若判断的结果为否，则进行PD控制。其中，PID控制和PD控制的公式如下：其中，error(k)为差值，kp为比例放大系数，ki为积分时间系数，kd为微分时间系数，T为采样时间，β为积分的开环系数，β的取值为：其中，λ为差值阈值，当差值error(k)小于或等于差值阈值λ时，β为1，采用PID控制，保证系统的控制精度；当差值error(k)大于差值阈值λ时，β为0，采用PD控制，可以避免产生过大的超调，又使控制装置有较快的响应速度。承上所述，本实施例根据差值的大小来采用选择PID控制或者PD控制，当实际输出值与预设的比较值偏差较大时，取消积分作用，采用PD控制，防止因为积分作用使控制装置稳定性降低，超调量增大；当实际输出值接近预设的比较值时，引入积分算法，采用PID控制来消除静差，提高控制精度。本实施例的方法主要应用在电流环控制、速度环控制以及位置环控制中。本实施例中，实际输出值为实际输出电流值、实际输出速度值和实际输出位置值。具体而言，首先介绍电流环控制。电流环指的是电流反馈系统，一般指的是将实际输出电流采用正反馈或负反馈的方式接入处理环节的方法，主要是通过提高电流的稳定性能来提高控制装置的性能。本实施例的电流环的控制采用了积分分离的方法，其是对传统PID控制方法的一种改进，其核心思想是把比例系数P设置的稍微大一些，积分参数I设置得小一些，使其既保持了积分的作用，同时又减少了信号的超调量，加速装置的响应时间，使电流的波动性控制在一定的范围之内，使整个控制装置的性能得到了很大的改善。而其中电流环的实际输出值由转速环值来确定的，随转速环的周期变化而变化，其随动性变化也大，因此在设计中主要考虑的因素是电流快速跟随性能。令Ierror＝Iref-Ifbk，其中，Iref为给定的参考的电流值，即比较值，Ifbk为电流采样后的实际输出电流值，Ierror为Ifbk和Iref的差值。将差值|Ierror|与差值阈值Iλ比较：(1)当|Ierror|≤Iλ时，也就是偏差比较小时，采用PID控制，可以提高控制装置的控制精度。(2)当|Ierror|＞Iλ时，也就是偏差值较大时，采用PD控制，可以保证控制装置控制的响应速度和减少控制的超调量。以上介绍的是电流环的控制方法，以下将介绍速度环的控制方法：速度环主要完成舵机的电机的调速和测速，速度环是随着电压的变化而变化的，为了保证电机的快速响应，对负载有较好的抗干扰性，因此本实施例的速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制舵机的方法，其特征在于，所述方法包括：获取实际输出值和预设的比较值，并计算出所述实际输出值和所述比较值之间的差值；根据所述差值的大小来选择PID控制或者PD控制，其中PID控制为将所述差值进行比例、积分和微分计算后得到的控制量进行控制，PD控制为将所述差值进行比例和微分计算后得到的控制量进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种控制舵机的方法，其特征在于，所述方法包括：获取实际输出值和预设的比较值，并计算出所述实际输出值和所述比较值之间的差值；根据所述差值的大小来选择PID控制或者PD控制，其中PID控制为将所述差值进行比例、积分和微分计算后得到的控制量进行控制，PD控制为将所述差值进行比例和微分计算后得到的控制量进行控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：预设一差值阈值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述差值的大小来选择PID控制或者PD控制的步骤进一步包括：判断所述差值是否小于或...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世昌，徐方，张彦超，邹风山，宋吉来，孟庆铸，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，中国科学院国有资产经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21