基于PWM_ON_PWM调制方式的控制力矩陀螺框架电机驱动控制
控制力矩陀螺高精度框架控制技术
子
测
量
技
术
第 3 9卷 第 l l 期
2 0 1 6 年 1 1月
ELECTRONI C M EASUREM ENT TECHN 0LOGY
控 制 力矩 陀螺 高精 度 框 架 控 制 技术
孙 丹峰
( 1 .上 海航 天控 制技 术研 究 所 上 海
周华俊
李 晟。 周 明玮。
2 .S h a n g h a i En g i n e e r i n g Te c h n o l o g y Re s e a r c h Ce n t e r o f I n e r t i a, S ha n g ha i 2 0 1 1 0 9, Ch i n a
中 图 分 类 号 :V 4 4 1 文 献 标 识 码 :A 国 家标 准 学 科 分 类 代 码 :5 1 0 . 5 0 6 0
Hi g h p r e c i s i o n c o nt r o l t e c hn o l o g y o f S GCM G g i mb a l s y s t e m
d e s i g n e d;a p p l y i n g f r e q u e n c y f i l e d me t h o d,t h e a t t e n u a t i o n o f t h e i mb a l a n c e o f f l y wh e e 1 r o t o r i s a n a l y z e d .,wh i c h c o u l d o f f e r t h e t h e o r y f o u n d a t i o n o f t h e d e s i g n t o t h e i mb a l a n c e o f f l y wh e e l r o t o r .Fi n a l l y ,s i mu l a t i o n s a r e p e r f o r me d b a s e d o n t h e d e s i g n s c h e me , wh i c h y i e l d s s a t i s f y i n g r e s u l t s ,a n d h i g h p r e c i s i o n c o n t r o l o f S GCM G g i mb a l s y s t e m c a n b e
基于模糊PID和PWM调制的牵引力控制算法
基于模糊PID和PWM调制的牵引力控制算法晁立波,褚亮,欧洋,,陆文博汽车动态模拟国家重点实验室吉林大学中国长春Chaolibo(摘要—本文中提出了基于模糊PID和基于PWM的泵升的调制的牵引力控制算法,目的制动压力需要运用在靶轮转速和实际轮转速之间的差异产生的模糊PID控制器决定的驱动轮上,由液压控制单元的液压泵的PWM控制实现。
控制算法验证了基于硬件半实物(HIL)的试验台,它是基于MATLAB 的xPC 目标产品的试验台,测试结果表明,该算法能有效的控制驱动轮自转。
关键词:牵引力控制系统;油压控制;模糊PID1引言TCS(牵引力控制系统)可以保证稳定和在加速时最佳的牵引力,特别是在不对称的路面,在转弯时通过控制驱动轮的滑移率达到目标的滑移率,这是典型的在路面附着系数达到最大的比率,在最近的几年,TCS的研究大多侧重于应用现代控制理论,TCS电子车辆和混合动力汽车。
这是一个众所周知的事实,汽车控制系统利用硬件半实物(HIL)开发是一个非常成熟技术。
有几个供应商提供的工具像dSPACE,ETAS 和IPG,和大量的成功的应用。
除了减少物理试验系统依赖,HIL系统也有其他优点:试验高度的可重复性和试验环境变量的完美控制。
在过去的二十年中许多汽车和商用汽车生产商增加虚拟测试或对他们的知识库工具的电子控制系统的硬件半实物 (HIL)测试。
在本文中提出了基于模糊PID牵引控制算法,并且引进了一个用于验证算法的测试台的硬件半实物(HIL)。
该测试平台它是基于MATLAB的xPC的目标产品,并且其成本低,效率高。
试验台的硬件和软件的描述和详细的控制算法,测试结果列在本文的最后一部分。
Ⅱ半实物结构仿真系统半实物测验平台有两个部分:硬件部分和软件部分A 试验台结构该试验台的硬件部分是基于xPC的MATLAB的目标产品,它包括一个桌面计算机作为主机,工业控制计算机作为目标PC,驱动电路以驱动电动机和液压控制单元(HCU)的电磁阀和电子油门中的步进电机,电子油门,4个压力传感器,HCU和车辆的液压制动套装系统。
pwm驱动舵机原理
pwm驱动舵机原理小伙伴!今天咱们来唠唠PWM驱动舵机这个超有趣的事儿。
你看啊,舵机这小玩意儿可神奇了。
就像一个小小的机械手臂,能按照我们的想法转到不同的角度。
那PWM是怎么来指挥它的呢?咱先得知道啥是PWM。
PWM全称是脉冲宽度调制(Pulse - Width Modulation)。
你可以把它想象成一个超级有节奏感的小鼓手。
这个小鼓手敲鼓不是乱敲的,而是有着特定的节奏。
在PWM里呢,有高电平和低电平,就像鼓槌抬起(高电平)和落下(低电平)。
这个高电平和低电平交替出现,就形成了一个个脉冲。
那这个脉冲的宽度就很关键啦。
对于舵机来说,它就像是舵机的秘密指令。
舵机内部有个小电机,还有一套精巧的传动装置。
当PWM信号给到舵机的时候,舵机就开始解读这个脉冲宽度的信息。
比如说,一个比较窄的脉冲宽度,舵机就会想:“这个信号告诉我要转到一个比较小的角度呢。
”然后它就会驱动小电机,通过传动装置,慢慢地把舵机的轴转到对应的角度。
就好像你跟小伙伴悄悄说一个小秘密,小伙伴就按照这个秘密去做一件小事儿一样。
要是脉冲宽度变宽了呢?舵机就会觉得:“哟呵,这是要我转到更大的角度啦。
”然后就欢快地把轴转到更大的角度去。
舵机里面其实还有个小芯片,这个芯片就像是舵机的小脑袋。
它一直在等着PWM 信号这个小信使带来的消息。
当收到PWM信号后,它会根据脉冲宽度计算出应该让电机转多少,精确得很呢。
而且啊,舵机的角度控制范围是有限的,就像我们人活动手臂,也只能在一定的范围内嘛。
一般的舵机可能是0度到180度左右。
PWM信号就在这个范围内指挥舵机转来转去。
你再想象一下,PWM信号就像一个魔法棒,每一次脉冲宽度的变化就是魔法棒挥舞的不同方式。
舵机呢,就是那个听话的小精灵,按照魔法棒的指示做出各种可爱的动作。
有时候,要是PWM信号出了点小问题,比如说脉冲宽度乱了,那舵机可就懵圈了。
就像你给小伙伴传达一个错误的指令,小伙伴肯定会做出一些奇怪的事情。
一种控制力矩陀螺框架伺服系统低转速高精度控制方法[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810240786.2(22)申请日 2018.03.22(71)申请人 北京航空航天大学地址 100191 北京市海淀区学院路37号(72)发明人 乔建忠 崔洋洋 郭雷 朱玉凯 张丹瑶 (74)专利代理机构 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251代理人 杨学明 邓治平(51)Int.Cl.G05B 13/04(2006.01)(54)发明名称一种控制力矩陀螺框架伺服系统低转速高精度控制方法(57)摘要本发明涉及一种控制力矩陀螺框架伺服系统低转速高精度控制方法。
该方法针对控制力矩陀螺框架伺服系统在低速率工作过程中面临的摩擦干扰以及转子不平衡振动引起的扰动力矩问题,首先,建立含有摩擦干扰以及转子不平衡振动干扰力矩的控制力矩陀螺框架伺服系统动力学模型;其次,利用矢量控制与PI控制方法对框架伺服系统电流环进行控制设计;再次,设计干扰观测器在框架伺服系统速度环对摩擦干扰以及转子不平衡振动引起的扰动力矩组成的等价干扰进行估计;最后,将干扰观测器对等价干扰估计值通过前馈通道予以抵消,设计复合控制器,构造出一种控制力矩陀螺框架伺服系统低转速高精度控制方法。
本发明具有工程实用性强、抗干扰性高等优点。
权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 108319148 A 2018.07.24C N 108319148A1.一种控制力矩陀螺框架伺服系统低转速高精度控制方法,其特征在于:包括以下步骤:第一步,建立含有摩擦干扰以及转子不平衡振动干扰力矩的控制力矩陀螺框架伺服系统的动力学模型;第二步,利用矢量控制与PI控制方法对控制力矩陀螺框架伺服系统电流环进行控制;第三步,在控制力矩陀螺框架伺服系统的速度环设计干扰观测器对控制力矩陀螺框架伺服系统受到的摩擦力矩与转子不平衡振动引起的扰动力矩组成的等价干扰进行估计;第四步,将第三步中观测到的等价干扰估计值通过前馈通道予以抵消,并与PI控制器进行复合,构造出一种控制力矩陀螺框架伺服系统低转速高精度控制方法。
控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法[发明专利]
专利名称:控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统及方法专利类型:发明专利
发明人:申友涛,孙丹峰,魏新生,周华俊,周承豫
申请号:CN201811502389.4
申请日:20181210
公开号:CN109502055A
公开日:
20190322
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及一种控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统和方法。
所述控制力矩陀螺外框架的驱动控制系统包括:位置检测模块,用于检测控制力矩陀螺外框架的位置信息;电流检测模块,用于检测控制力矩陀螺外框架电机的两相电流信息;位置控制模块,用于接收位置控制信号,并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出速度控制信号;速度控制模块,用于接收速度控制信号,并根据所述位置检测模块检测到的位置信息输出电流控制信号;电流控制模块,用于接收电流控制信号,并根据所述电流检测模块检测到的两相电流信息以及所述位置检测模块检测到的位置信息,进行控制力矩陀螺外框架的驱动控制。
本发明的控制系统及方法不仅提高了系统的精度,而且大大提高了系统的可靠性和响应的宽度。
申请人:上海航天控制技术研究所
地址:200233 上海市徐汇区宜山路710号
国籍:CN
代理机构:上海元好知识产权代理有限公司
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一类控制力矩陀螺框架系统的控制方法及实验研究的开题报告
一类控制力矩陀螺框架系统的控制方法及实验研究
的开题报告
一、题目
一类控制力矩陀螺框架系统的控制方法及实验研究
二、研究背景
力矩陀螺框架系统是一种用于机器人姿态控制的重要装置。
采用力矩陀螺框架系统可以使机器人具有更加精确的运动控制能力,提高机器人的稳定性。
目前,针对力矩陀螺框架系统的研究多集中在模型设计和数学分析上,缺乏系统的实验研究。
三、研究目的
本研究旨在通过探讨一种控制力矩陀螺框架系统的方法,将该系统的控制精度进一步提高,并通过实验验证该方法的可行性和有效性。
四、研究内容
1. 建立力矩陀螺框架系统的数学模型
2. 设计一种控制力矩陀螺框架系统的方法,并进行理论分析
3. 制作力矩陀螺框架系统的实验装置,并进行实验研究
4. 对实验结果进行数据统计分析,并对数据进行评估和验证
五、研究方法
1. 理论分析:采用基于控制理论的方法,分析力矩陀螺框架系统的特性、控制需求以及控制策略,确定一种适合该系统的控制方法
2. 实验研究:制作完整的力矩陀螺框架系统实验装置,并进行实验研究,以验证控制方法的可行性和有效性
六、研究意义
本研究可为提高机器人控制精度和稳定性提供一种新的方法,同时
对于力矩陀螺框架系统的控制设计具有借鉴意义。
此外,本研究通过实
验研究,对力矩陀螺框架系统的理论和应用研究提供有力支持。
七、计划进度
第一年:完成力矩陀螺框架系统的数学模型建立和控制方法的理论
分析
第二年:制作并完成力矩陀螺框架系统的实验装置,进行实验研究
第三年:对实验结果进行数据统计分析,并对数据进行评估和验证,撰写论文。
永磁无刷直流电机PWM_ON_PWM调制方式
永磁无刷直流电机PWM_ON_PWM调制方式直流电机/PWM_/转矩脉动1 引言自1917年,Bol1ger就提出了用整流管代替有刷直流电机的机械电刷以来,直流电机以其效率高,转动惯量小,功率密度大,调速性能好等一系列优点,已在航空航天、军工、钢铁冶金、化工、交通等伺服控制领域以及家电领域得到广泛应用[1,2]。
相对于正弦性永磁同步电机,永磁直流电机系统中存在的转矩脉动的问题一直是该领域面临的一大难题,特别是在直接驱动应用场合,转矩脉动的问题尤为突出[3]。
在实际系统中,由于没有减速机构,转矩脉动将直接传递到负载。
负载产生的干扰也会直接传到电机轴上,这些因素都将使直流电机的速度位置控制特性变得很差。
近年来永磁无刷直流电机的转矩脉动抑制技术一直都是该领域研究的热点,国内一些学者也提出了一些解决该问题的方法[4,5],但是大多数是应用到电机本体优化设计方面的技术,或者只是理论仿真研究[6,7],通过控制策略抑制电磁转矩脉动并不多。
因此研究永磁无刷直流电机转矩脉动抑制技术,具有重要的现实意义。
本文拟针对传统的PWM调制方式在非换相期间在非导通相上产生续流电流的情况,分析并研究最新的PWM调制方式:PWM_ON_PWM调制方式,并通过试验证明该调制方式能够消除续流电流,从而有效减少转矩脉动。
2 永磁无刷直流电机的数学模型为了建立无刷直流的数学模型,设定初始条件如下:电机工作的状态是二相导通星形三相六状态下,没有中线引出;反电势波形是平顶宽度为120°电角度的梯形波;磁路不饱和,不考虑磁滞和涡流损耗,三相绕组完全对称;气隙磁场为方波,转子磁场和定子电流分布皆对称;电枢绕组在定子内表面均匀连续分布,转子上没有阻尼绕组,无阻尼作用。
设为定子相绕组电压,为定子相绕组电流,为定子相绕组反电动势,为每相绕组的自感,M为相间的互感,P为微分算子,。
则三相绕组的电压平衡方程可表示为:无刷直流电机的电磁转矩是由转子磁钢产生的磁场与定子绕组中的电流相互作用而产生的,电磁转矩方程式可表示为:式中:为转子机械角速度。
基于DSP的控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计
基于DSP的控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计
刘承;刘向东;李黎
【期刊名称】《电气传动》
【年(卷),期】2006(36)9
【摘要】控制力矩陀螺是大型对地观测卫星以及空间站姿态控制系统的关键执行部件,介绍了以TMS-320LF2407为核心进行了单框架控制力矩陀螺外框驱动控制系统设计,包括了DSP控制核心及其外围电路、RS-422串行通信接口设计、模拟量输出与位置测角模块硬件设计,以及整个DSP硬件系统控制系统软件设计,并成功地应用于单框架控制力矩陀螺外框驱动控制系统样机.
【总页数】4页(P29-31,43)
【作者】刘承;刘向东;李黎
【作者单位】北京理工大学;北京理工大学;北京理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM3
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因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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一种基于PWM技术的微机械陀螺闭环驱动电路设计
一种基于PWM技术的微机械陀螺闭环驱动电路设计孙冬娇;孟瑞丽;刘恒【摘要】In order to meet the requirement of amplotude frequency control in the driving control circuit of MEMS gyro-scope,a gyroscope self-oscillation driving control scheme based on PWM technology is proposed under the condition of high quality factor. An analysis model of the system behavior was built. Because of the high-order nonlinear for the whole system,the averaging method is adopted to analyze the system behavior. The closed-loop driving circuit was designed according to theoretical analysis. The theoretical analysis and experiment show the closed-loop system is stable and the vibration amplitude can be con-trolled by changing the duty ratio;in the power-on random noise,the maxim drift error of the self-oscillation vibration amplitude is about 0.02% in 1 h.%针对微机械振动陀螺驱动控制电路中的幅频控制要求,提出了在高品质因数下,基于PWM技术的陀螺自激驱动控制方案,并建立了系统行为分析模型。
利用PWM信号控制舵机
在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。
舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。
舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。
最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。
当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。
舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置。
一般舵机的控制要求如图1所示。
单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号,但FPGA成本高且电路复杂。
对于脉宽调制信号的脉宽变换,常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压,但是需要50Hz(周期是20ms)的信号,这对运放器件的选择有较高要求,从电路体积和功耗考虑也不易采用。
5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。
也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提高舵机的转角精度。
单片机完成控制算法,再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,整个系统工作可靠。
单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务:首先是产生基本的PWM周期信号,本设计是产生20ms的周期信号;其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出,并且调整占空比。
当系统中只需要实现一个舵机的控制,采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值,将20ms分为两次中断执行,一次短定时中断和一次长定时中断。
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( 北 京控 制工程 研究 所 , 北京 1 0 0 1 9 0 )
摘 要 :控 制 力 矩 陀 螺框 架 电机 驱 动 电路 采 用 的 脉 宽 调 制 方 式 不 同 ห้องสมุดไป่ตู้ 所 产 生 的 电机 转 矩 脉 动 也 会 不 同. 针 对 无 刷 直 流 电机 驱 动 的控 制 力 矩 陀 螺 框 架 系统 , 从换 相期 间转矩 脉动 、 非 换 相 期 间 转 矩 脉 动 及
( B e i j i n g I n s t i t u t e o f C o n t r o l E n g i n e e r i n g , B e r i n g 1 0 0 1 9 0 , C h i n a )
Ab s t r a c t : Re g a r d i n g t h e b r u s h l e s s d i r e c t c u r r e n t mo t o r ( B L DC)u s e d i n c o n t r o l mo me n t g y r o g i mb a l ,t h e
d i f f e r e n t p u l s e w i d t h mo d u l a t i o n( P WM)m o d e s o f t h e f u l l b r i d g e d r i v e c i r c u i t h a s d i f f e r e n t i n l f u e n c e s o n
第4 0卷
第 6期
空 间控制 技术 与应用
Ae r o s p a c e Co n t r o l a n d Ap p l i c a t i o n
Ve 1 . 4 0 NO . 6 De c .
2 0 1 4年 1 2月
2 01 4
基于 P WM — ON — P W M 调 制 方 式 的 控 制 力 矩 陀 螺 框 架 电机 驱 动 控 制
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ON PW M mo d e,v e r i f i c a t i o n i s o b —
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t a i n e d o n t he a na l y s i s r e s u l t b y n u me r i c a l s i mu l a t i o n.
脉 宽 调 制 方 式 的 应 用 改进 3个 方 面 对 不 同脉 宽调 制 方 式 进 行 分 析 , 得 出采 用 P WM— O N — P WM 方式 的
转矩脉动 最小 , 适用于控制 力矩 陀螺框架 系统 的高精度控制要 求. 通过仿 真验证 了分析 的正确性.
关 键 词 :控 制 力 矩 陀 螺 ;框 架 ;脉 宽 调 制 ;转 矩 脉 动 ;P WM— ON— P WM
Ke y wo r d s :c o n t r o l m o m e n t g y r o( C MG) ;g i m b a l ;p u l s e w i d t h m o d u l a t i o n m o d e ;t o r q u e r i p p l e ;
t he t o r q u e r i p pl e o f t h e c o n t r o l s y s t e m . An a n a l y s i s i s p r e s e n t e d o n t h e d i f f e r e n t P W M mo d e s f r o m t h r e e
中 图分 类 号 : T M3 3
文献 标志 码 : A
文章编 号 : 1 6 7 4 . 1 5 7 9 ( 2 0 1 4 ) 0 6 — 0 0 3 6 - 0 6
DoI :1 0 . 3 9 6 9 / i . i s s n . 1 6 7 4 — 1 5 7 9 . 2 0 1 4 . 0 6 . 0 0 7
a s p e c t s, i n c l u d i n g t h e e l e c t r o ma g ne t i c t o r q u e r i p p l e d u r i n g t h e c o m mu t a t i o n,t h e t o r q u e p u l s a t i o n d ur i n g t he n o n c o mm u t a t i o n,t h e a p p l i c a t i o n a nd i mp r o v e me n t o f t h e P W M mo d e,a c o n c l u s i o n i s g i v e n t h a t t h e b e s t P W M mo d e f o r h i g h p r e c i s i o n c o n t r o l r e q u i r e me nt s i s t h e PW M
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