由于三角函數(shù)加減速規(guī)律可以實現(xiàn)平滑運動，采用這種運動軌跡，使得控制更加容易，并且潛在里也會提高系統(tǒng)的控制精度，延長系統(tǒng)壽命。三角函數(shù)的最大加速度、速度等參數(shù)要結(jié)合電機的參數(shù)和負載情況進行選擇。
1．2 驅(qū)動機構(gòu)的執(zhí)行級控制設(shè)計
在確定了控制系統(tǒng)期望輸入以后，關(guān)鍵是驅(qū)動機構(gòu)的執(zhí)行級控制問題，也就是無刷直流電機的控制問題。由于無刷直流電動機通過利用電子換向器取代了機械電刷和機械換向器，保留了直流電動機的優(yōu)點，同時又具有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，并且特別適合空間環(huán)境，因此我們這里主要考慮執(zhí)行單元無刷直流電動機的控制問題。
由于運動主要依靠機械機構(gòu)傳動，因此末端效應(yīng)器控制系統(tǒng)性能要求主要考慮抵達位置的高精度。高精度主要指的是控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，也就是說要求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差要小，而對動態(tài)特性要求不高。
1．2．1 控制方案
由直流電機運動方程可知，在忽略摩擦阻尼的情況下，加速度與電動機的轉(zhuǎn)矩成正比，而且轉(zhuǎn)矩又與電機的電流成正比，因此，要實現(xiàn)電機的高精度高動態(tài)性能控制，就需要同時對電機的速度、電流及位置進行檢測和控制。因此，本控制系統(tǒng)通過三閉環(huán)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電機的運動控制，如圖2所示。

當電機處于運行狀態(tài)時，給定的位置信號Ua與反饋位置信號Ub的偏差經(jīng)過(位置環(huán))PID調(diào)節(jié)得到速度的參考值Vg；控制器根據(jù)測出的反饋位置信息計算出當前轉(zhuǎn)速，Vg與當前轉(zhuǎn)速的偏差進行PI調(diào)節(jié)(速度環(huán))得到電流的給定電壓參考值Uig；電機繞組電流反饋信號經(jīng)過電流傳感器的檢測得到當前主回路的電流反饋電壓值Uif，將Uif與Uig進行PI計算，得到的電流調(diào)節(jié)器的輸出去調(diào)節(jié)占空比，進而控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而實現(xiàn)對無刷直流電動機位置、轉(zhuǎn)速、電流或轉(zhuǎn)矩的控制。
在三閉環(huán)控制系統(tǒng)中，電流環(huán)和速度環(huán)均為內(nèi)環(huán)，位置環(huán)為外環(huán)。電流環(huán)的作用是提高系統(tǒng)的快速性，抑制電流環(huán)內(nèi)部干擾，限制最大電流保障系統(tǒng)安全運行，電流環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。速度環(huán)的作用是增加系統(tǒng)抗負載擾動的能力，抑制速度波動，速度環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器。位置環(huán)的作用是保證系統(tǒng)靜態(tài)精度和動態(tài)跟蹤的性能，位置環(huán)采用PID控制。
因為末端效應(yīng)器的控制主要考慮位置精度，而對動態(tài)特性要求不高，因此本系統(tǒng)中采用了包含位置環(huán)在內(nèi)的三閉環(huán)的控制方式。
1．2．2 中心控制器硬件實現(xiàn)方案
本系統(tǒng)的中心控制器采用的是DSP TMS320F2812芯片，此芯片內(nèi)集成了A／D、PWM控制器、CAN控制器等功能模塊，使得電機的控制相對簡單。另外，采用高性能DSP為控制核心的電機系統(tǒng)具有性能優(yōu)越、高可靠性、快速響應(yīng)、體積小、重量輕等特點。在系統(tǒng)中設(shè)置了速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和電流，兩者之間實行串級連接，把速度調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制PWM裝置。如圖3即為基于DSP芯片TMS320F2812的實現(xiàn)框圖。