TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.4, April 201 4, pp. 2753 ~ 2 7 6 1   DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i4.4277          2753     Re cei v ed Au gust 12, 20 13 ; Revi sed O c t ober 2 8 , 201 3; Acce pted  No vem ber 1 6 ,  2013   Design of Electric Load Measuring and Controling  System for Steering Sevro      Pan Wen t ao,  Peng Zhaoq in*, Caochun  Li Bo  Schoo l of Auto mation Sci enc e and El ectrica l  Engi neer in g, Beih ang U i nv e r sit y   NO.37 Xue y u a n  Roa d , Hai d ia n District, Chin a, 010-8 2 3 381 92   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : pengz ha oqi n @ bu aa.ed u.cn       A b st r a ct   An autom a tic  loading si mulation and  testi ng  system of steering servo wa s designed in  this  paper .   Design of hardware and s o ftware of  the testing system  were  illustrated, and  the  Load testing principle  and  test strategy w e re a n a l y z e d .  T o rque s e rvo  motor  w a s use d  to si mulate  the l o a d in g a d d ed to th e ste e r i n g   servo. T he t o rq ue  ma gn itud e  w a s control l ed   prop ortion al  to   the a ngu lar  dis p lac e ment  of the ste e rin g  ser v o   to simulate  ela s tic load. F u zzy PID control  alg o ri th m w a s used to  mak e   torque s e rvo  motor fo llow  the   change of  angular  di s p lac e ment quickly  and accur a tely. The effectiveness  of  the autom a t i c testing syst e m   w a s proved by  the exper i m ent al resu lts.    Ke y w ords : aut omatic test, loading sim u lation, fuz z y PID     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  In the field of  flight control  system, loa d   si mulato r i s  o ne of the mai n  devices  whi c h  can  simulate  the  loadin g  ad de d to the  actu ator.  Th e lo ad si mulato r  can i m itate t he ae ro dyna mic  load s of the  actuato r   suffe red by the  aircraft d u ri n g  the flight by a dding l oadin g  to the actu ators  s y s t em of the mis s iles  or aircrafts .   Re cent years, many institut es do researche s  on the l oadin g  simul a tor [1-3]. Th e main   loadin g  mo de  of the  loa d   simulators  are  ele c tro - hyd r aulic loa d ing   and  ele c tro  l oadin g . Elect r o - hydrauli c  lo a d ing m e thod  has th e a d va ntage of  high  pre c isi on,  wid e  freq uen cy b and, big  torq ue,  etc. However, there is  still some di sadvantages, such  as o il leakage, pollution, and inconveni ent  maintena nce. Electro l oadi ng metho d  h a s the  advant age of n o  he avy oil sou r ce, light polluti on,   easy to maintain, high re spon se sp eed,  simple st ruct ure, high reli ability. With the develop m ent  of the the o ry  of d r iver an d control, th e ele c tro lo a d  si mulato r n o w  ca n  reali z e  bigg er torque  loadin g , high  preci s io n, and wide freq uen cy band.  Electro loa d i ng simul a tor  is the best choice  for the lowe r l oadin g  motor [4, 5]. Torque motor is  sui t able for torq ue loadi ng m easurin g syst em  with low  sp ee d, high torqu e  and a c cu rat e  torqu e  outp u t. Servo box coul d be red u ce d wh en te st  system u s ed  torque moto r as the load, so the  erro r that was cau s ed by mech anical backla s h   coul d be avoi ded.   Torq ue  outpu t wa s lin ear  with the  an gu lar di spl a cem ent of the   ste e ring  servo  o u tput for  simulatin g  th e real  state.  So the torqu e  mo tor m u st be able to  follow the  si gnal of an gu lar  displ a cement  quickly. In orde r to imp r ove  the co ntrolling perf o rma n ce,  torque signal wa s  controlled   with fuzzy PID  controlle r. Fu zzy  PID  cont rolle r  con s i s ts of  fuzzy  co ntrolle r a nd  PID  controlle r, which  contai ns both  the accuracy of PIDcontroll er  a nd re al-time  feature of fu zzy   controlle r. Its good robu stn e ss ca n cate r to need of no nlinea r syste m  [6, 7].      2. Structu r e  of the Sy stem  The a u tomati c ele c tro loa d i ng si mulatio n  and  mea s u r ing  system  d e sig ned i n  thi s  p ape r  is to reali z e t o rqu e  loa d in g for  some  ki nds  of stee ri ng sen s ors,  and  wa s u s e d  to finish  so me   static an d dynamic  pe rformance autom at ic testing fo r the stee ring  servo s .          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2753 – 2 761   2754 2.1. Mechani cal Struc t ure   The me cha n i c al platfo rm  wa s co nsi s te d of  base, tested  stee rin g  motor, co upling,  encode r, be a r ing  seat, torque  se nsor, l oadin g  mo to r and  all  kin d s  of  fixtures.   The m e chani cal  stru cture of  the exp e rim e nt pla tform  was sh own as  Figu re   1.  T h e teste d   stee ring  servo  is  the   work obj ect  of the testing platform, a nd the  testin g system te sted the stat ic and dyn a m ic   perfo rman ce  of the steeri n g motor auto m atically . Th e requi re d torque was a d d ed by the loa d ing   motor, the  va lue of l oadi n g  torque  vari ed  with  the  chang e of th e  input volta g e  of the  loa d i ng   motor which resultin g in co ntinuou s an d smooth lo adi ng.    2.2. Structu r e of Mea s ure m ent and  Co ntrol Sy stem  The p e rfo r m ance of th e  measurement  and   control  syste m  d e ci ded th e a ccurate  of  steeri ng serv o measuri n g  system. Th e efficien cy, quality, and co st of hard w are sh ould  be   c o ns ide r ed .         Figure 1. The  Mecha n ical  Structu r e of the System       Becau s e the  system n eed  control the lo ading  moto r  and the teste d  actuato r  be side s the  data analy z in g and p r o c e s sing. Th e structure of  up  and lo we r co mputers was adopted i n  this  system. Th e  up co mput er which ru n  in wind ow s operating  system mainl y  to finish d a ta   acq u isitio n, data saving,  data analy z in g, data di spl a ying, etc, a nd the lower comp uter was  mainly to take as loading  controller. According to  th e req u irem en ts of the load ing in the sta t ic   and  dynami c  perfo rma n ce  testing,  DSP  tech nique  was  ado pted i n  the lo we r  compute r , whi c h   wa s co nsi s te d of DSP minimum sy ste m , A/D,  D/A, RS485 com m unication  module, sen s or   sign al tra n sm itter, power m odule, a u xilia ry circ uit s . Th e co mpo s itio n diag ram  of  the sy stem  was  s h ow n  in  F i gu r e  2 .           Figure 2. Overall Structu r e  Di ag ram of M easurin g System  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     De sign of Ele c tri c  Load M e asu r ing a nd  Contro ling S y stem  for Steering Se vro  (Pan We ntao)  2755 Torq ue motor and steeri n g  servo we re b o th fixed on the mechani cal platform, and we re   con n e c ted int o  a whol e through the  cou p ling s , torque  sen s o r  and  angul ar di spl a cem ent sen s or.   Industri a l co mputer a nd  DSP boa rd o u tput excita tion sig nal of steering  se rvo  and torq ue  motor,  and  acqui sition b oards co llected  outp u t sig nal  of  se nso r s an d th e feed ba ck signal  of ste e ring  serv o.     2.3. Structu r e of the So ftw a r e  Sy stem  The fun c tion  of the soft ware was to  reali z e o n li ne integ r ated  manag emen t for the  s y s t em,  perf o rmance tes t, s e c u rity, protec tion  an d  monito ring   of stee ring  servo m e a s uri ng  system. Mod u lar  stru cture  was  adopte d  in the softwa r e sy stem. Each m odula r   wa s inde pen dent  of ea ch oth e r . The  software  of mea s uring  sy stem  mainly in clu ded t w o p a rt s: ho st  comp uter  prog ram a nd  lowe r co mput er program.   1) Ho st com p uter pro g ram:  The   fun c tion s  of   this  pa rt  i n clu de pa ram e ter setting s, status  displ a y, data displ a y and p r ocessin g , an d se rial   com m unication s. The ho st co mputer  pro g ram   wa s prog ram m ed in L abv iew  e n viron m ent wi th hi gher  re adabil i ty and com patibility.  The   function of th e prog ram  wa s sh own in Figure 3 .          p k i k d k   Figure 3. Software Fun c tio n s of System Figure 4. The  Control Blo c k of System      2) Lo we r co mputer p r o g ram: The pro g ram m a inly  controlled t he torq ue m o tor an d   steeri ng  serv o by DSP b oard. T he p r ogra m  wa s  prog ram m ed  with C p r og ram lan gua g e  in   CCStudi ov3.3. The co nt rol  block diag ra m was  sho w n  in Figure 4.   DSP boa rd receive d  orde r from the  ho st co m pute r  throu gh  seri al  comm uni cation, and   output the  control si gn al to steeri ng se rvo.  Accordi ng to  the signal  steeri ng a ngula r   displ a cement  signal  and t o rqu e  sen s or, the DSP bo ard o u tput the cont rol si g nal to the torque  motor. Thu s  the mea s u r ing  system coul d  load ela s tic l oad to stee rin g  servo.       3. Contr o l Algorithm   In the mea s uring  sy stem , the co ntrol  sign al of torque m o tor m u st follo w th e output   sign al  of  th e angul ar displ a cem ent of  the stee ri ng  servo. So th e  system  mu st  respon se  qui ckly   to the chan g e  of inp u t si g nal. Tradition al PID  contro l method  was widely  used  in the in du stri al  control proce ss  cu rre ntly. The pa ram e ter of PI D co n t rol wa s defin ed by engin e e ring  experi e nce,  Ho wever, It wa s difficult  and time-co n s umin g to ge t perfect pa ra meter. The  speed of resp onse   coul d not me et the requi re ments if  the measuri ng sy stem was  con t rolled ju st by PID control.    Fuzzy contro ller me asure d  co ntroll ed  obje c t, and  converted  the  mea s uri ng  signal to  fuzzy  amou nt that de scrib ed by  huma n  lang uage   through  the fu zzy interfa c e   conve r ter. T h en  the fuzzy  con t rol output fu zzy am ount b y  the ru les b a se d on hu m an lang uag e. Accu rate o u tput  coul d be  got  by defuzzifica tion. Fuzzy control  h a s bet ter ro bu stne ss an d ad apta b ility and was fi t  to the mea s u r ing  system [ 8 ].The pa ram e ters p k ,  i k and d k   we re the  ke rnel  of PID co ntro l. Self- tuning fuzz y  PID  contr o ller w a s   c o mposed by PI D   c o ntr o l and fuzzy c ont r o l. The par a meters of   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2753 – 2 761   2756 PID  control  were co rre ct ed  o n line   by fuzzy co nt rol.  Fu zzy PI D  control  not  onl y maintaine d  the   feature s  of PID co ntrol, but  also ha d fl exibility, better control a c cura cy and qui ckl y  r e spon se.   As sho w n i n  Figu re 4, th e erro r  e and t he e r ror  rate ec were the input of the fuzz y   control, p K ,  i K   and  d K  we re the  out put of fuzzy control. Th e fu zzy a m ou nt  E   and  EC of   e and  ec could b e  obtaine d from  Equation (1 ) .     2 2 L H L H e e e e e e m K              (1)     Whe r e H e ,  L e   are  the maximum and mini mum of e ,  m is the maximum  of fuzzy  amount.  e K   is the fuzzy amount  of   e . The a ccu rate  output p k ,  i k   and  d k   could b e   obtaine d from  Equation (2 ).    2 2 L H L H u u U l u u u                  (2)     Whe r e u  is the accurate o u t put of fuzzy control,  H u   an d  L u are the m a ximum and   minimum of o u tput,   l  is the  maximum of the fuzzy amo unt, and  U   is fuzzy output o f  the fuzzy   control.  The me asuri ng sy stem a s sume d the fu zzy  sub s et s  of E ,  EC   and  U were  both { NB , NM , NS , ZO , PS , PM , PB } ,  w h er e  NB   is n egative  b i g,  NM is neg ative  middl e,  NS   is  negative sma ll,  ZO   i s  ze ro, a nd  PS is positive small,  PM is po sitive middle,  PB   is positive  big.  The fuzzy co ntrol choo se s Gau ssia n  fu nction   2 2 i i i b a x A e x u  as di st ribution fu ncti on .  Whe r e  i a  is th e ce ntral of f unctio n  an d  i b  is the  width o f  function. Th e ce ntral of  { NB , NM , NS , ZO , PS ,  PM , PB } is  {-3 ， -2 ， -1,0,1,2,3} .  The  sha r p  of the di strib u tion fun c tio n  wa s  s h ow n  in  F i gu r e  5 .         Figure 5. The  Membershi p  Distri bution F unctio n       The error  e  a nd e rro r  rate   ec  were th e in pu t sign al  of fuzzy an d PID  control. T h e  fu zzy  amount  E   and  EC   could b e  get  by fuzzy con t rol. The m e a s uri ng  syste m  set the initi a l values 0 p k ,  0 i k   and 0 d k of the  PID co ntrol.  The th ree fu zzy  amou nts p K ,  i K and  d K coul d b e   obtaine d by fuzzy inferen c e table, whi c h  was  sho w n i n  Table 1.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     De sign of Ele c tri c  Load M e asu r ing a nd  Contro ling S y stem  for Steering Se vro  (Pan We ntao)  2757 Table 1.  p K / i K / d K Fuzzy Inferen c e  Table             E C                   U                     E   NB   N M  NS   Z O   PS   P M  PB   NB  P B / NB    /P S  P B / NB   /NS  P M /NM/NB   P M/NM/NB  P S / NS   /NB  ZO/ZO /N M  ZO/ZO /NS  NM  P B / NB    /P S  P B / NB   /NS  P M /NM/ NB  P S / NS   /NM  P S / NS   /NM  ZO/ZO  /NS  NS /ZO  /ZO  NS  P M/NB   /ZO  P M /NM/NS  P M/NS  /N M  P S / NS   /NM  ZO/ZO /NS  NS /P S   /N S  NS /P S   /ZO  ZO  P M/NM  /ZO  P M /NM/NS  P S / NS   /NS  ZO/ZO /NS  NS /P S   /NS  NM/P M/NS  N M / P M / Z O   P S   P S / NM  /ZO  P S / NS   /ZO  ZO/ZO /Z O  NS /P S   /ZO  NS /P S   /ZO  NM/P M/ ZO  N M/P B  /ZO  P M   P S / ZO   /P B  ZO/ZO /NS  NS /P S   /P S  NM/P M/P S   N M/P M /P S  NM/P B  /P S   N B / P B   /P B  P B   Z O/ZO  /P B  ZO/ZO /P M  NM/P S  /P M  NM/P M/P M   N M/P M /P S  NB /P B   /P S  NB /P B   /P B      The a c cu rat e  outp u t p k ,  i k   and  d k be o b tai ned th rou g h  defu zzifi cati on. The  para m eters p k ,  i k  and  d k   were co rrecte d by the Equation (3)  as sho w n.     d d d i i i p p p k k k k k k k k k 0 0 0                       ( 3 )     The m e a s u r i ng  system  h ad a c cu rate  output a n d  q u ickly respon se  and  a c hie v ed the   desi r ed  cont rol effect throu gh fuzzy PID control.      4. Testing Pr inciple  The mea s u r in g system  wa s sho w n in Fi g u re 6. Ze ro p o sition  cha r a c teri stic, line a r ity and  transfe r coef ficient, frequ ency ch aract e risti c  and  maximum torque of sreering sevro was  measured through the me asu r ing  syst e m  that was b e  desi gne d to verity the performa n ce of the   system. Th e  prin ciple s  a n d  method s t hat we re  u s e d  to mea s u r e the pa ram e ters  of sree ring  s e vro  were as  follows .         Figure 6. The  Measu r in g System   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2753 – 2 761   2758 1) When th e  input si gnal o f  steerin g servo  wa s zero.  The feed ba ck voltage  sig nal an d  angul ar di spl a cem ent sig n a l of steerin g  servo  were  both ze ro, an d the feedba ck voltag e si gnal  wa s  symmet r ic ab out th e o r igin  with  the i nput  si gnal.  Ho wev e r, the r e  wa s al way s   so me   deviation s which  wa s  ca use d  by el ectrical, m agne tic, mechani cal, fabri c atio n, assem b ly  and   other facto r s betwe en ele c trical zero po sition an d me cha n ical ze ro  position. The  feedba ck  sig nal  of stee ring  se rvo was  alwa ys not  zero when the  i nput  sign al was  ze ro, an d the r e  wa s a  no-li ne ar  regio n  ne ar t he ori g in. Th e purpo se of  zero po sitio n  testing  wa s to mea s u r e the deviati ons  betwe en ele c trical zero po sition an d me cha n ical ze ro  position.   The tri angul a r  wave  contro l sign al  wa s treated  a s  th e i nput  signal  of  stee ring  serv o, and   the data acquisitio n  boa rd coll ecte d  the f eedba ck voltag e signal of the  steerin g se rvo  simultan eou sl y. The volta ge valu e of   feedba ck  wa s  cal c ulate d  and  record ed by th e  h o st  comp uter p r o g ram.   2) T r an sfer  coefficient a n d  linearity a r e t w o p a ra meters that reflect t he de gre e  of  electri c   linear  of ele c tri c  ste e rin g  se rvo. The  input an d ou tput of stee ri ng sevro  we re p r op ortion al  relation shi p  theoretically. Ho wever, the r e wa s al wa ys varying d egre e s of no nlinea rity due  to   system atic error an d ran d o m  erro r. Therefore, linea rity and transfe r coeffici ent chara c te risti c s of  steeri ng  se rvo nee ded  to  be an alyze d  i n  practi cal  e n ginee ring. In  the re al expe rimental, ta ki ng    m     voltages  i x   in the rang e -1 0 V  to +10V wa s treate d  as  t he input si gn al of steerin g servo, an d  measured th e corre s po nd ing a ngul ar d i spla cem ent  sign al  i y .  The   best fitting  straight lin e  wa s  found by th e  prog ram,  and  all of the  out put si gnal  sh ould b e  a s   cl ose  a s  po ssib le to the li ne.  The  essen c e of fitting straight  line was  cal c ulate d  the best sl ope a nd intercept  estimate. Fitting  method com m only use d  commonly lea s t squ a re m e thod fitting parameters [9].   Measuri ng da ta  point s   i i y x ,   cou l d be  fitted wi th the lin e b kx y . The relation shi p   betwe en in pu t sign al an d f eedb ack  sign al could  be  d e scrib ed  by the fitting line.  The  pri n cipl e  of  least squ a res  method wa s to  make  the sum of  ab sol u te  value s  of  deviation s   m i i i i b kx y 1 or   m i i i i b kx y 1 2 as small as possible.   The value of  k   and  b   coul d b e  estimated  by the equati on (4 ), whe r e  the slope of the   fitting line   k is the tran sfer  co efficient of steerin g se rvo.        n i i n i i i m i i m i i i x x y y x x x m x y x m y x b x b y k 1 2 1 1 2 2 1                  (4)     The m a ximu m di stan ce  b e twee n me asuring  poi nts  a nd fitting lin e  is max L . The lin eari t y  of steerin g se rvo coul d be  obtai ne d thro ugh the Equa tion (5).     % 100 max FS L Y L                        (5)   W h er e  L   is the  linea rity of  steerin g  se rvo, and   FS Y   is full-scale  an gula r   displ a cement   output value  of the steerin g servo.   3) F r eq uen cy  ch ara c teri sti c   wa s u s ed  to de scrib e  th e mathe m atical mod e l of  steering  serv o  sy st em .  Frequ en cy   cha r a c t e ri st ic  ref l e c t ed  the  inhe rent  cha r acte ri stics of  stee ring  se rvo   and  wa s ma inly use d  to  mea s ure th e amplitu de-f r equ en cy ch ara c teri stic,  pha se-f req u e n cy  cha r a c teri stic and pa ss b a nd.  In the frequ e n cy characte ristic te sting,  t he stee ring  servo  wa s  c ontrolle d by  0.1Hz to  10Hz sin u soi dal sign al. The data acqu isiti on boa rd  colle cted the  feedback vo ltage sign al and  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     De sign of Ele c tri c  Load M e asu r ing a nd  Contro ling S y stem  for Steering Se vro  (Pan We ntao)  2759 angul ar di spl a cem ent  sign al of stee rin g   servo.  T he cu rves of  amplit ude-f r eq uen cy  cha r a c teri stic  and ph ase-freque ncy characteri stic  we re dra w n a c co rding to the  collecte d  data.  The pa ss b a n d   and ph ase lag wa s mo st  important p a ram e ters of  freque ncy chara c te risti c . Low p a ss b and   woul d limit the steeri ng servo resp on se  spe ed,  and hi gh pa ss ba nd  would affect ed by the noise.  The ph ase la g is the p hase differen c e  betwe en t he  pha se of inp u t  and pha se  of corre s po n d ing  output sig nal  [10, 11].  4) In  the m a ximum torqu e  characte ri stic te sting, the  output  of torque m o tor in cre a sed   with the incre a sin g  of angu lar displa cem ent. The data  acqui sition b oard  colle cte d  the maximu m  torque u n til the angul ar di splacement of steeri ng serv o no long er in cre a sed.       4. The results  The stee ring   se rvo wa s controlled   by   four   peri od’ s 2V tri ang u l ar  sign al; the data  acq u isitio n board  colle cte d  the voltage feedba ck  sign al. The result of the zero p o siti on   cha r a c teri stic tests was sh own  in Fi gu re 7. T he bl ack  curve  was  the c ontrol  si gnal  of ste e ri ng  servo, a nd th e red  wa s the  voltage feed back si gnal.  The average  value of voltage feedb ack  wa s  0.0239V whe n  the cont rol sign al wa s ze ro.       Figure 7. The  Result of Zero Position Ch ara c teri stic T e sts      Takin g  some  voltages in t he ra nge  -10 V  to +10V was tre a ted a s  the input si gnal of  steeri ng  se rvo, and m e a s ured  the  corresp ondi ng a ngula r  di spla ceme nt si gna l. The fitting line   wa s foun d th rough l e a s t sq uare  metho d . The  origi nal  curve  an d fitting line  were   sho w n i n  Fig u re  8 as follo ws:         Figure 8. The  Result of Linearit y and Transfe r Co efficient Te sts      Whe r e  the  re d curve  was t he o r igin   curv e an d th e bl a c k was the  fitting  strai ght li ne. Th e   angul ar di spl a cem ent outp u t was lin ear  with the i nput  of steering  servo. The line a rity was 2.5 8 %  and the tran sf er co efficient  2.01 V .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2753 – 2 761   2760       Figure 9. The  Result of Fre quen cy Re sp onse Test s      The stee rin g  servo  wa s co ntrolled by fro m  0. 1Hz to 1 0 Hz sinu soi d al con s e c utive signal.   The data acquisitio n  boa rd coll ecte d the vo ltage feedb ack sig n a l and ang ular displa cem ent  sign al of stee ring  se rvo. Freque ncy resp onse of the steering  se rv o  wa s sh own i n  figure  9. Th e   width of p a ss band  wa s g r eater th an 1 0 H z. T he  st ee ring  se rvo co uld qui ckly follow the  co ntrol  sign al wh en t he freq uen cy  of control si gnal was l e ss than 1 0 Hz.  The ph ase  angle diffe re nce  betwe en inp u t  and output signal was a b o u t 52 ° at 10Hz.          Figure 10. Th e Re sult of Maximum Torq ue Test s      The maximum torque max T   sh ould be  esti mated thro ug h the engi ne ering  experi e nce.  The ratio bet wee n  the an g u lar di spl a ce ment of  the steering  se rvo  and the in put  of torque m o to r   ' k  was  set firstly, so that the output of  to rque moto r wa s greate r  than maxi mum torqu e  of  steeri ng serv o when the a ngula r  displ a ceme nt of  steerin g se rvo wa s gre a ter than 90% of full  scale. Th e a m plitude  of steering  servo  co ntrol  sig n al incre a sed  slo w ly. The  data a c qui siti on  board  colle ct ed the   signal  of torque  se nso r   and  an g u lar di spla ce ment  sign al o f  stee ring  servo.  The cu rve s  of torque an d a ngula r  displa ceme nt we re  sho w n in Fig u re 10.   Whe r e th e bl ack  curve  wa s the  an gula r  displa ceme n t  of stee ring   servo  an d th e re d i s   the si gnal  of t o rqu e   se nsor. The fo rward  maxi mum  to rque   wa s 4 8 .41Nm  a nd  re verse  maxim u m  torque wa s  4 1 .01Nm.       4. Conclusio n   This p ape r  mainly de sig ned an d research e d  the  prin ciple, h a rd wa re  syst em, and  softwa r e  syst em and  control stra tegy of  the stee ring  servo me asuri ng sy stem. T he torq ue m o tor   wa s treated  as the load f o r sim u lating  the real stat e  of steering  servo. The a c curacy of torque   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     De sign of Ele c tri c  Load M e asu r ing a nd  Contro ling S y stem  for Steering Se vro  (Pan We ntao)  2761 and th e  spe e d  of the  me a s uri ng  syste m  were  im p r oved th roug h  fuzzy PID  co ntrol m e thod.  The  virtual instru ment tech nol ogy and a u to mated testin g  techniq u e s   were combin ed for  compl e ting   the desi gn an d developm e n t of the  steering se rvo me asu r ing  syste m .      Ackn o w l e dg ements   This research  is a gene ral  proje c t (6 130 5131 ) su ppo rted by Natura l Science Fou ndation   of Chin a. Spe c ial a p p r e c iati on  shoul d b e   given to  Re se arch  Centre o f  Fluid Po we r  Tran smi ssi on  and  Control, Beihang Univ ersity  for  the  sa ke of their  selfle ss h e lp.       Referen ces   [1]    Cui  Hua y a n g . Electro-H y d r a u lic Actu ator  Loa d  Sim u lati on C ontro l S y stem.  Xi ’an.  North w e s te r n   Pol y t e ch nica l Univers i t y . 2 0 0 6 .  [2]    W ang Sh ouK u n , W ang Ju nz hen g. D y n a mi c Loa din g  for  Missile Act uat ors.  T r ansactio n s of Bei jin g   Institute of T e chno logy.  2 007;  27(3): 247- 25 0.  [3]    Kang  Ch en, J i anh ua W a ng,  Jie Y an. E x per iment  and  Stu d y  of E l ectric  Loa din g  S i mul a tor for  Lli n e a r   Rud der.  IEEE Intelligent Cont r o l and Autom a t i on . W C ICA 7th W o rld Co ngr ess on 20 08; 4 798 -4 80 2.  [4]    Liu  Jia n x i ng. R e searc h   on E l e c tric Lo adi ng  S y stem  of R u d d e r Bas e d  on  D SP. Harb in.  Ha rbin  Institut e   of T e chnol og y.   2010.   [5]    Yao x i ng S han g, Shu a i W u ,  Z ong xi a Ji ao.   Study o n  Ulti m ate  Perfor m ance  of Li ght- duty Electro- Hydra u lic T o r q ue-L oad  Si mu l a tor. Ro botics,  Auto mati on  a nd Mec hatro ni cs . IEEE Conf erenc e on  200 8: 387 -3 92 .  [6]    W ang Sh u y an,  Shi Yu, F e n g  Z hong xu. A Method for  Contr o lli ng  a Lo adi n g  S y stem B a se d on a F u z z y  PID Contro ller.   Mecha n ica l  S c ienc e an d T e chno logy for A e rosp ace En gi neer ing . 2 0 1 1 ; 30(1): 1 66- 172.   [7]    Rub aai  A, C a stro-Sitiriche   MJ, Ofoli A.  DSP-Ba se d Impl em en ta ti o n  o f  Fu z z y-PID Co n t ro ll e r   U s i n g  Genetic Opti mi z a t i o n  for  Hig h Perfor mance  Motor Dr ives.  IEEE Industr y  A p p licati ons  Conf erenc e .   200 7: 164 9 -16 56.   [8]    Hua ng W e ih u a . F u zz y C ont rol S y stems  a nd A ppl icati o n s . Beij ing.  Ele c tronics In dust r y  P u b lish i n g   Hous e. 201 2.  [9]    W ang  Xi nh e,  Che ng S h izh o u . T he Metho d  of L east S q uares  Carv e  F i tting.  Jour na l of Xi nji a n g   Vocatio nal U i n v ersity . 2004; 1 2 (2): 84-8 6 .  [10]    W ang Ju n. T he Stu d y  of  F r eque nc y C h aracteristic M e asurem ent  S ystem for a K i nd of M i ssil e   Actuator. T a iyu an. North Un iv ersit y . 2 008.   [11]   Xi ao qi  Hu an g.  T he Ampl itud e F r eque ncy-R e spo n se Ch ar acteristic an d Phase F r eq ue ncy-Res pons e   Char acteristic in measur in g  Har m on ic F l ui d T e mp eratur e.  Proce e d i ng s of th e 7t h  Asian  T herm o   ph ysic al Prop e r ties Confer enc e. 2004.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.