一种低成本高精度在线学习稳定控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种高精度在线学习稳定控制器，包括主控制模块、CAN口电路、串口电路、I/O输入输出电路、存储电路、电源电路；主控制模块分别与CAN口电路、串口电路、I/O输入输出电路、存储电路、电源电路连接；可以在控制过程中根据实际工况实现控制参数神经网络自学习，以保证高精度控制；利用非线性扩张状态观测器ESO实时观测扰动，对控制量进行扰动补偿；控制停止后将本次学习的最优参数保存，下次控制前读取最优参数；适应性强，位置反馈或速度反馈可以通过16位IO、CAN接口、串口中的一种方式获取，控制量可以通过CAN接口以数字量形式输出或者外扩DA模块以模拟量形式输出；可以实现一类位置闭环或速度闭环系统的位置或速度高精度稳定控制。度稳定控制。度稳定控制。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高精度在线学习稳定控制器


[0001]本专利技术涉及一种稳定控制器，特别是一种低成本高精度在线学习稳定控制器

技术介绍

[0002]舰船在海洋中行驶，舰船上某一负载要相对于海平面保持一定的空间位置，则需要由上位机通过平台罗经等传感器实时测量出舰船的摇摆角度，根据空间目标角度实时计算出负载相对于舰船的目标位置角度，将目标位置角度发送给稳定控制装置，由稳定控制装置保持负载的空间位置。由于海浪对舰船的扰动、传动系统的间隙与空回、负载转动惯量大范围变化、交流伺服系统模型参数随工况变化等非线性因素的存在，舰载负载的高精度稳定难度较大。
[0003]轮式或履带式车辆在路面上行驶时，其上负载受到路面颠簸的影响，难以相对于大地保持一定的位置。通过安装在负载上的陀螺测量出负载相对于大地的运动速度，若要保证一段时间内负载相对于大地的位置不变，则需要保证负载速度的积分在该时间段内趋近于0，也即通过稳定控制器的控制，无论车体如何振动，负载相对大地的速度积分为0。由于车辆在路面行驶时振动频率较高，实现车载载负载的高精度稳定难度较大。
[0004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高精度在线学习稳定控制器，其特征在于：包括主控制模块、CAN口电路模块、串口电路模块、I/O输入输出电路模块、存储电路和电源电路；所述主控制模块分别与CAN接口电路模块、串口电路模块、I/O输入输出电路模块、存储电路和电源电路连接；主控制模块用于完成稳定控制器的控制流程，在控制过程中根据指标函数神经网络自学习，同时利用非线性扩张状态观测器ESO实时观测扰动，计算出扰动补偿量，叠加在控制量上，以保证高精度位置或速度控制；主控制模块通过CAN接口电路模块、I/O输入输出电路模块或串口电路模块获取位置反馈或速度反馈，并通过CAN接口电路模块输出控制量。2.根据权利要求1所述的低成本高精度在线学习稳定控制器，其特征在于，所述主控制模块包括主控制芯片[U1]、第一电阻[R1]、第十电阻[R10]、第十一电阻[R11]、第一晶体振荡器[Y1]、第七电容[C7]、第八电容[C8]、第十三电容[C13]、第十四电容[C14]、第二接口[CN2]；所述第二接口[CN2]的4、12、14、19、20、22、25引脚接地，21、26引脚接+5V电压，第二接口[CN2]的7、8引脚接+3.3V电压；所述主控制芯片[U1]的73、14、6、54、53、48、47、96、32、31、24、23引脚悬空，主控制芯片[U1]的94、49、74、99、27、10、19、20、37引脚接地，主控制芯片[U1]的12引脚OSC_IN与第一电阻[R1]的一侧连接，第一电阻[R1]的另一侧与第一晶体振荡器[Y1]的一侧连接，第一晶体振荡器[Y1]的另一侧与主控制芯片[U1]的13引脚OSC_OUT连接，第一电阻[R1]与第一晶体振荡器[Y1]连接的一侧还通过第十三电容[C13]接地，主控制芯片[U1]的第13引脚OSC_OUT还通过第十四电容[C14]接地；主控制芯片[U1]的21引脚VREF+、22引脚VDDA相连接后接+3.3V电压，同时接并联的第七电容[C7]、第八电容[C8]的一端，并联的第七电容[C7]、第八电容[C8]的另一端接地；主控制芯片[U1]76引脚PA14分别连接第二接口[CN2]的11引脚和第十一电阻[R11]的一端，第十一电阻[R11]的另一端接地；主控制芯片[U1]的72引脚PA13分别连接第二接口[CN2]的13引脚和第十电阻[R10]的一端，第十电阻[R10]的另一端+3.3V电压；主控制芯片[U1]的29引脚PA4、30引脚PA5分别连接第二接口[CN2]的17引脚、18引脚。3.根据权利要求2所述的低成本高精度在线学习稳定控制器，其特征在于，所述存储电路包括芯片AT24C02[U12]，第十三电阻[R13]、第十四电阻[R14]、第十八电容[C18]；所述芯片AT24C02[U12]的6引脚SCL同时连接主控制芯片[U1]的92引脚PB6和第十四电阻[R14]的一端，5引脚SDA同时连接主控制芯片[U1]的93引脚PB7和第十三电阻[R13]的一端，第十三电阻[R13]的另一端和第十四电阻[R14]的另一端相连后同时连接芯片AT24C02[U12]的8引脚VCC、+3.3V电压和第十八电容[C18]的一端，第十八电容[C18]的另一端接地；芯片AT24C02[U12]的1引脚A0、2引脚A1、3引脚A2、4引脚VSS和7引脚WP接地。4.根据权利要求2所述的低成本高精度在线学习稳定控制器，其特征在于，所述I/O输入输出电路模块包括第一I/O电路、第二I/O电路、第三I/O电路和第四I/O电路；所述第一I/O电路包括第一I/O电路芯片1[U8]、第一I/O电路芯片2[U9]和第一接口[CN1]；所述第一I/O电路芯片1[U8]和第一I/O电路芯片2[U9]与16位RDC模块相连，用于读入负载当前位置；
所述主控制芯片[U1]的97引脚PE0、98引脚PE1、1引脚PE2、2引脚PE3、3引脚PE4、4引脚PE5、5引脚PE6、38引脚PE7分别与第一I/O电路芯片1[U8]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；主控制芯片[U1]的39引脚PE8、40引脚PE9、41引脚PE10、42引脚PE11、43引脚PE12、44引脚PE13、45引脚PE14、46引脚PE15分别与第一I/O电路芯片2[U9]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；第一I/O电路芯片1[U8]的11、12、13、22引脚接地，1引脚接+5V电压，23、24引脚接+3.3V电压，第一I/O电路芯片1[U8]的3引脚A1、4引脚A2、5引脚A3、6引脚A4、7引脚A5、8引脚A6、9引脚A7、10引脚A8分别连接第一接口[CN1]的17、18、19、20、21、22、23、24引脚；第一I/O电路芯片2[U9]的11、12、13、22引脚接地，1引脚接+5V电压，23、24引脚接+3.3V电压，第一I/O电路芯片2[U9]的3引脚A1、4引脚A2、5引脚A3、6引脚A4、7引脚A5、8引脚A6、9引脚A7、10引脚A8分别连接第一接口[CN1]的25、26、27、28、29、30、31、32引脚；第一接口[CN1]的16、33、34引脚接地；第一接口[CN1]的11、15引脚接+3.3V电压；第一接口[CN1]的13引脚接+5V电压所述第二I/O电路包括第二I/O电路芯片[U5]，所述主控制芯片[U1]的81引脚PD0、82引脚PD1、83引脚PD2、84引脚PD3、85引脚PD4、86引脚PD5、87引脚PD6、88引脚PD7分别与第二I/O电路芯片[U5]的5引脚D15、6引脚D14、7引脚D13、8引脚D12、9引脚D11、10引脚D10、11引脚D9、12引脚D8相连；主控制芯片[U1]的55引脚PD8、56引脚PD9、57引脚PD10、58引脚PD11、59引脚PD12、60引脚PD13、61引脚PD14、62引脚PD15分别与第二I/O电路芯片[U5]的13引脚D7、14引脚D6、15引脚D5、16引脚D4、17引脚D3、18引脚D2、19引脚D1、20引脚D0相连，主控制芯片[U1]的95引脚PB8、91引脚PB5、90引脚PB4、89引脚PB3、36引脚PB1、35引脚PB0、77引脚PA15分别与第二I/O电路芯片[U5]的30引脚PD、24引脚A0、23引脚A1、29引脚RST、27引脚LDAC、26引脚R/W、25引脚CS相连；第二I/O电路芯片[U5]的1、32、35、39、43、47引脚接+5V电压，4、21引脚接+3.3V电压，2引脚GND、3引脚IOGND接第一接口[CN1]的14引脚，第二I/O电路芯片[U5]的22引脚IOGND、28引脚GND、31引脚GND、36引脚REFD
‑
、40引脚VREFC
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、44引脚VREFB
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、48引脚VREFA
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分别连接第一接口[CN1]的7、5、1、2、8、12、9引脚，第二I/O电路芯片[U5]的33引脚VOUTD、34引脚VFBD连接第一接口[CN1]的3引脚，第二I/O电路芯片[U5]的37引脚VOUTC、38引脚VFBC连接第一接口[CN1]的2引脚，第二I/O电路芯片[U5]的41引脚VOUTB、42引脚VFBB连接第一接口[CN1]的6引脚，第二I/O电路芯片[U5]的45引脚VOUTA、46引脚VFBA连接第一接口[CN1]的10引脚；所述第三I/O电路包括第三I/O电路芯片[U11]，所述主控制芯片[U1]的15引脚PC0、16引脚PC1、17引脚PC2、18引脚PC3、33引脚PC4、34引脚PC5分别与第三I/O电路芯片[U11]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6相连；第三I/O电路芯片[U11]的9、10、14、15引脚悬空，2、11、12、13、22引脚接地，1引脚VCCA接+5V电压，23引脚NC、34引脚VCCB接+3.3V电压，第三I/O电路芯片[U11]的3引脚A1、4引脚A2、5引脚A3分别连接第二接口[CN2]的3、2、1引脚；第三I/O电路芯片[U11]的6引脚A4接第一I/O电路芯片1[U8]的2引脚DIR，第三I/O电路芯片[U11]的7引脚A5接第一I/O电路芯片2[U9]的2引脚DIR；所述第四I/O电路包括第四I/O电路芯片[U10]，所述主控制芯片[U1]的65引脚PC8、66
引脚PC9、78引脚PC10、79引脚PC11、80引脚PC12、7引脚PC13、8引脚PC14、9引脚PC15分别与第四I/O电路芯片[U10]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；第四I/O电路芯片[U10]的1引脚VCCA接+5V电压，11、12、13、22引脚接地，23引脚NC、24引脚VCCB接+3.3V电压；第四I/O电路芯片[U10]的3引脚A1、4引脚A2、5引脚A3、6引脚A4、7引脚A5、8引脚A6、9引脚A7、10引脚A...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，侯远龙，侯润民，羊书毅，花纯磊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：