C504单片机在步进电机闭环控制中的应用

C504单片机在步进电机闭环控制中的应用

一、C504单片机在步进电机闭环控制方面的应用(论文文献综述)

李翔[1](2021)在《提花机组件装配自动注油系统设计与实验研究》文中认为纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业,随着人们对提花织物需求的急增,同时也对其质量提出了更高要求。提花机是产品生产的关键设备,国内企业提花机组件数量因装配效率慢而较少,为保证提花机装配效率与质量,必须进行纺织机械自动化改造,建立关键零部件自动装配生产线。目前生产线仍为人工装配,且需要对零部件进行微量注油。人工注油动作会因个人情感、疲劳工作等因素,使得注油量不均,进而干扰提花机关键零部件电磁铁造成提花速率降低问题,且当提花机高速运转期间时形成高温胶合。为使提花机关键零部件定量精准注油,实现工业自动化智能化生产,迫切需要智能机械代替其注油过程,以便达到快速、精准、定量注油目的。本文通过对国内外自动装配线的发展现状作出简要描述,针对国内外装配线中自动注油系统进行研究,结合目前企业实际产线人工注油无法保障注油量为0.006g的问题,根据工艺流程和功能分析,设计提花机组件自动装配线中定量注油系统中的机械结构和微进给控制系统。利用Solidworks软件对注油机构三维建模,并使用其中Simulation插件对各零部件模型做有限元分析,提高整体机构稳定性。通过ADAMS对注油机构进行运动学仿真以加强设备可行性。在控制系统设计中,针对注油量难以控制的问题本文以可编程控制器为核心搭建闭环控制系统实现丝杆的微进给控制,测试常用速度控制算法达到实验需求,使各工作单元合理运行,实现定量注油功能。该系统经实验运行与调试,所采用机械结构和控制方法能实现精准定量注油,适应自动装配线并基本满足生产需求。不仅结构稳定、性能良好、便于集中管理,且能极大地提高注油精度和装配效率,降低人工成本。实现提花机组件装配自动注油,对纺织业零部件装配自动化,提高企业竞争力具有极强的实践意义。

史家顺[2](2020)在《基于泛布尔PID控制的步进伺服控制器研制》文中提出步进电机作为一种开环控制元件,其工作原理是将电脉冲信号转换成角位移或者非线性角位移,具有定位精度较高、运动过程中存在的累计误差较小、系统可靠性强等优点。目前,两相混合式的步进电机已经作为适用市场需求的主流步进电机,在电子、航天工程、自动控制、以及医疗等各种运动控制技术领域的应用中发挥着积极的作用。随着其现代化的程度越来越高,传统的步进电机开环控制因其运动响应慢、易出现丢步、鲁棒性不强错误!未找到引用源。等缺陷已经不能完全满足现代化生产的需求,对步进电机伺服控制系统的研究方案势在必行。在步进电机伺服控制系统中,驱动装置的好坏和检测装置的优劣直接影响步进伺服控制系统的控制效果,本文自主设计了基于专用驱动芯片的伺服驱动控制器。为了改善传统PID控制策略在步进伺服控制系统中控制性能的不足,引入泛布尔PID控制策略,旨在满足现代企业对步进伺服控制系统提出的更高的静态、动态控制性能需求。本文基于两相混合式步进电机的数学模型,在Matlab/Simulink环境里搭建了泛布尔PID控制器模型,分别将泛布尔PID控制算法与经典的PID控制算法应用在步进电机伺服控制器中,对步进伺服系统的输出效果上进行比较。分析MATLAB仿真模型的结果可知:与传统的PID控制相比,采用泛布尔PID算法控制时,在步进电机闭环控制状态下,电流、机械转矩的角速度和其电磁转矩的变化更加平滑,当电机负载发生变化时,电机的实际运动位置和速度能够与负载保持一致的变化,且其电磁转矩、电流和机械转矩角速度的变化能够随着电机负载的变化而自动做出迅速的反应,可见采用泛布尔PID控制算法在步进伺服控制系统中具有更好的抗干扰能力和更加稳定的动态控制性能,仿真结果得到了令人非常满意的控制效果。为了验证基于泛布尔PID控制算法的可行性和一般实用性,本文分别以STC8A8K64S4A12和TMC5160做核心控制芯片和驱动芯片,完成各模块硬件电路设计,根据硬件电路的设计,完成软件的编写,同时搭建了两轴的绘图机实验平台,对步进伺服控制系统进行基础的实验。实验结果表明:本文设计的步进伺服控制系统满足现代工业需求,验证了泛布尔PID控制策略在步进电机伺服控制系统中更具优越性。

王晓瑞[3](2020)在《基于ARM的盾构隧道内接触网锚螺栓孔定位装置的研究与设计》文中指出近年来,随着国内交通拥挤问题日益严峻,全国各大城市已全面开展对地铁的修建。目前,在地铁无轨施工过程中,隧道内接触网锚螺栓孔的定位需要使用全站仪等大型设备且使用过程需要专业人员进行相关操作,测量时需要提前准备较多的线路数据同时还要多次转点调整全站仪,一旦发现错误则需重新测量很多点,从而使得测量效率不高;除使用全站仪外,有些施工单位设计出了采用模拟轨道法实现对隧道内接触网锚螺栓孔进行定位的装置,使用过程中需要人为不断模拟出轨道的高度,从而对接触网锚螺栓孔的位置进行定位,这些定位装置虽然能定位出隧道内接触网锚螺栓孔的位置,但在使用过程中需要过多的人为干预,会出现定位精度不高、费时费力等问题。为此本文研究设计出了适用于地铁无轨施工的隧道内接触网锚螺栓孔定位装置,该装置以ARM为控制核心,以步进电机为驱动单元并结合多个传感器来实现隧道内无轨条件下对接触网锚螺栓孔的定位。本文的主要工作内容如下:(1)根据盾构隧道内接触网锚螺栓孔定位装置的功能需求确定出总体设计方案并对其工作原理进行相关说明,提出一种利用隧道壁上的CPIII桩基或加密桩基的位置坐标对接触网锚螺栓孔的位置进行定位的方法。(2)接触网锚螺栓孔定位装置控制系统硬件部分选用STM32F407ZGT6为主控制器,设计出主控制器的最小系统电路及其相关外围功能电路来实现对隧道内接触网锚螺栓孔的定位。硬件电路原理图的绘制使用Altium Designer软件来完成,其中主要包括主控制器最小系统电路设计、倾角传感器电路设计、激光测距传感器电路设计、光耦隔离电路设计、步进电机驱动电路设计、光电编码器电路设计和TFTLCD显示电路设计。(3)接触网锚螺栓孔定位装置控制系统软件部分采用模块化编程思想,将定位装置分为传感器模块、角度旋转控制模块和显示模块三部分,使用C语言在Keil5软件环境中完成对定位装置程序的编写,使得该定位装置能够可靠运行。软件部分主要包括主程序流程图设计、倾角传感器流程图设计、激光测距传感器流程图设计、步进电机流程图设计、光电编码器流程图设计及TFTLCD显示流程图设计。(4)最后对所设计的盾构隧道内接触网锚螺栓孔定位装置进行相关测试,主要包括接触网锚螺栓孔定位装置的控制系统功能测试和接触网锚螺栓孔定位装置在隧道内所处位置坐标的测试。

耿云飞[4](2020)在《自动台球机运球装置设计及运动控制研究》文中提出随着科技化的发展以及生活水平的提高,娱乐领域的各种设施不断的革新,各种传统娱乐都逐渐增加了自动化元素,普通台球机的娱乐过程,需要人工亲自收集台球并按照台球规则进行摆放,普通台球桌的弊端直接影响了人们娱乐的感受,因而各种不同自动化程度的台球桌不断的出现,但都不能有效的节省人力,因此研发设计一套自动台球机运球装置完全代替人工实现自动摆球运球的操作,具有重要的研究意义及市场前景。本文在自动台球机运球装置及运动控制研究设计的过程中,采用三维软件对整套设备进行合理的机械结构设计,使装置可以实现基于STM32F407作为各部分运球装置的控制系统核心,分别驱动各部分装置将台球运至指定位置,实现台球的自动运行放置。采用Python软件的图像识别功能对台球进行快速识别,实现台球的规则摆放,对比选择步进电机作为装置驱动源并采用S型加减速运动控制算法对各个装置的步进电机进行控制,保证装置可以实现快速有效的运行。最后进行装置运动控制系统设计包括硬件电路设计、软件设计以及部分器件的选择,并对运动控制系统进行调试验证保证系统的可靠性、有效性及精度要求,实现台球的真正自动化摆球,对消除人工摆球过程中的繁琐性以及减少时间的浪费具有一定的应用价值和市场前景。

阮俊林[5](2020)在《组合秤的步进电机控制系统设计及远程监控技术研究》文中提出随着企业对生产效率要求的不断提升,传统定量称重设备在速度、精度方面已经不能满足日益发达的工业生产,因此对于高精度、高速度的多功能组合秤的研发是未来发展的必然趋势。步进电机系统作为组合秤的动作执行系统接受主控调度,其响应速度慢、稳定性不强等问题在很大程度上限制着组合包装的速度及合格率,除此之外组合秤中主控作为核心处理单元也存在运行效率低下,处理算法精度不高等问题。本文针对上述问题,在项目实际需求的基础上,对组合秤的步进电机控制系统进行了优化设计,并在此基础上为实现更加智能化、便利化的管理设计了远程监控系统以及人机交互界面。本文主要内容如下:首先,查阅相关文献,了解组合秤控制系统的发展状况,在深入理解组合秤的工作流程及原理的基础上,制定出组合秤步进电机控制系统及远程监控系统的详细优化方案。其次,根据总体优化方案,在模块化思想的指导下,充分考虑电气特性,完成了主控电路、步进电机驱动电路、电磁振荡电路、光电检测电路及远传电路等的硬件选型及设计。然后,根据具体功能需求,移植μCOS-II系统完成相应的任务划分,优化了主控系统逻辑组合算法,并实现了步进电机系统的分段控制及闭环反馈检测,之后对远程监控系统与人机交互界面进行了开发。最后,建立步进电机数学模型,引入基于RBF神经网络的PID控制,并对其进行改进,之后通过将改进的RBF-PID算法与传统PID控制算法进行MATLAB仿真对比,验证改进后RBF-PID算法在提升步进电机响应速度及稳定性等问题上的优越性。最终,在各个模块功能实现后将其应用于现场,并针对步进电机及整体的运行进行了性能测试及数据分析,结果证明本文设计的组合秤可以高效、稳定的完成组合称重,实现远程监控,满足当代工业生产需求。

李蚩行[6](2019)在《稳态扫描系统模拟研究》文中研究指明在稳态扫描过程中,末敏子弹的复合探测器对坦克有不同的扫描间隔和扫描速度就有不同的命中率,因此对稳态扫描系统的模拟研究在研发新型武器方面有重大意义。本文基于末敏弹稳态扫描的运动方程,提出采用FPGA控制步进电机的方案完成末敏弹稳态扫描过程的模拟。本文的主要研究内容包括两点:第一点是末敏弹稳态扫描过程的轨迹为螺旋线,将其投影在XOY平面上则为圆弧曲线。为使步进电机从起始点运动到终止点的轨迹为圆弧曲线,首先得对步进电机进行速度控制,在步进电机速度控制中,利用FPGA产生16种不同频率且互相不重叠的脉冲,FPGA提取其中几种脉冲进行叠加生成频率连续可调的输出脉冲,且当输出脉冲数到达指定数目时不再输出脉冲,确保步进电机以合适的速度运行到指定位置。其次得对步进电机的运动轨迹进行插补控制,在插补过程中对DDA圆弧插补算法作出改进,包括对起始点数据进行左移规格化处理和对余数寄存器进行半加载处理,采用状态机的方法完成整体设计,有效提高溢出脉冲速度和插补精度。第二点是为确保系统能平稳运行和减小插补误差,对步进电机采取细分减小其步距角。根据电流矢量恒幅均匀旋转法和脉宽调制原理,在FPGA设计中输出不同大小占空比的矩形脉冲驱动步进电机运行。同时对系统采用闭环控制,对其反馈环节的编码器输出信号进行四倍频处理,提高测量精度。选用模糊PID控制方法作为控制策略,由Matlab仿真得出模糊PID在步进电机位置控制中的动态响应和控制位置方面有很好的效果。最后以仿真软件Modelsim、Signaltap和Matlab对速度控制模块、改进型DDA圆弧插补算法和细分设计进行联合仿真验证,其中速度控制模块的输出波形包含速度、加速度和总输出脉冲数等一系列参数;改进型DDA圆弧插补算法是将Modelsim的仿真数据在Matlab中以图形的方式直接观察;在Signaltap中对细分设计各输出信号进行观察,包括ROM中存储的正弦波和输出不同大小的占空比脉冲等信号。经过仿真测试验证表明整体方案在设计上的正确性,对研究末敏弹的稳态扫描过程具有一定的实用价值。

龙雪[7](2019)在《高速摄影中手动镜头自动驱动设计与实现》文中指出高速摄影是指比人类视觉速度快的多的摄影技术,在航天器的设计阶段,为了校核设计或为了获取设计所需的关键数据,需要对航天器飞行过程中所经历的关键过程进行模拟和地面试验,在这些试验中只能通过高速摄影的方法对试验过程进行记录和分析研究。我单位目前使用美国VRI公司生产的高速摄影机,这种摄影机采用NIKKOR摄影镜头,由于摄影机不具备镜头驱动能力,所以只能采用手动调焦的工作方式,对手动调节的镜头加装电动驱动装置,使其适应特殊工作环境,在条件允许时实现自动对焦驱动以简化工作环节,提高工作效率。本文通过给特定高速摄影机中使用的手动调焦镜头加装电动调焦驱动装置,着重研究特定设备和场景下的自动对焦技术、PID控制及模糊PID算法、基于BP神经网络的PID控制系统等进行了研究,并且采用变步长粗扫、最小步长细扫策略,优化传统爬山算法,然后以FPGA单片机为主控制器提出了整个控制系统的硬件设计方案,在此基础上对机械设计模块、温度采集模块、超声测距模块、电机控制以及角度测量等子模块进行了详细的设计,介绍了模块核心工作流程和软件实现。最后通过单次、连续自动对焦和手控电动焦距调节三种工作方式对整个控制系统进行实验调试,实现了从距离测量到对焦驱动的关键步骤,并通过角度测量实现反馈,形成了完整的闭环控制系统设计,实验证明通过在高速摄影机手动镜头上加装电驱动装置从而实现控制镜头自动对焦,具有可控可操作性,控制系统符合实际试验环境要求,达到了预期的效果。

杨丽[8](2019)在《基于变结构PID控制的两相混合式步进电机闭环控制系统设计》文中认为步进电机由于结构简单,运行可靠性高,驱动器成本低,性价比高等的特点,仍广泛应用于工业和自动化领域。但因为电机本体所存在的缺陷和行业内传统的控制技术,使步进电机在工业的使用中受到限制。随着微控制器以及电子元器件成本的降低,人们也对步进电机控制系统提出了更高的要求。怎样让步进电机控制系统实现即具备启动快速响应速度又有着一定的高速带载能力是目前步进电机的研究趋势。所以,进一步对步进电机的控制系统进行研究并改善其控制性能对工程有着实用价值。本文首先介绍了步进电机及其控制系统的发展现状,对两相混合式步进电机运行的工作原理进行说明。通过一定条件的假设,对两相混合式步进电机在静止坐标系下的数学模型进行推导,通过坐标变换得到了d-q旋转坐标系下的两相混合式步进电机的数学模型,在d-q旋转坐标系下对电机定子电流的解耦控制来实现4)=0的矢量控制策略。其次,对两相混合式步进电机的闭环控制系统进行设计。在三相空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基础上,推导出两相空间矢量脉宽调制方法及相关参数。而电流环作为步进电机控制系统的关键,影响着控制系统能否实现更快响应速度、提高带载能力。在其中引入一种变结构的PID控制。通过转速的限制对PI控制与PD控制进行切换,同时使用模糊切换规则确保两项控制切换时控制器输出不会突变,使变结构的PID控制保留了PI控制与PD控制的在电流环中各自的优势。转速环为变结构PID控制提供转速参数,并提高两相步进电机控制系统的控制精度。最后,为了证明闭环控制系统的可行性和实用性,使用英飞凌公司的XMC1402芯片为核心对两相混合式步进电机闭环控制系统的硬件电路设计,和使用DAVE完成软件的应用层配置和程序设计。并搭建了实验控制平台,将本文提出的变结构PID控制与传统PI、PD控制进行比较。实验数据可以表明,本文中所提出的变结构PID控制在两相混合式步进电机闭环控制中比单纯PI控制和PD控制更具优越性。

杨恩程[9](2019)在《核电巡检机器人结构设计及控制系统研究》文中指出在人类生存活动中,能源是发展的基础,然而随着传统能源逐渐枯竭以及人们环境意识的提升,发展使用绿色清洁能源是必然趋势,核电的发展在这种需求下便应运而生,然而核电也是一种十分危险的能源,一旦发生泄漏事故后果将十分严重,为防患于未然,加强核电站的巡检可以有效降低事故发生。因此,使用机器人进行巡检具有重要意义和价值。本文研究的核电站巡检机器人主要应用于核电站内仪器仪表的日常监视检测和机械手操作,结合核电站内巡检的要求对各个部分功能实现进行结构研究及进行运动特性分析,为核电巡检机器人的运动控制奠定基础;研究各部分控制策略及实现,使之适应于要求的环境下高效运行;同时开发基于LabVIEW的上位机监测和控制操作界面,完善整个巡检系统。本文首先根据研究的背景、目的和意义,对核电领域机器人和巡检领域机器人的国内外发展状况和巡检技术现状进行了阐述与分析。根据核电巡检的技术指标,将机器人划分为行走机构、升降机构、操作机构和图像采集几个部分,结合现有的技术进行参考对比从而确定巡检系统的总体方案,然后根据方案对关键部分进行受力分析,并进行关键零部件的选型计算,为核电巡检机器人的功能实现提供了基础。其次,根据所设计的结构,进行可行性和合理性验证及进行运动分析,对核电巡检机器人的关键零部件使用Ansys Workbench进行结构静力学分析,验证机械结构的刚度和强度满足设计要求,对升降机构进行模态分析,验证了工作时不会因为电机的振动引起共振;对核电巡检机器人的行走机构、升降机构和操作机械手进行数学模型建模,得到各个机构的运动方程,并进行了运动学分析,得到了各个机构的正运动学方程和逆运动学方程,为核电巡检机器人的运动控制提供了理论基础。再次,根据设计的结构对核电巡检机器人的各个机构进行运动策略设计和控制研究分析,首先建立直流电机数学模型方程并推导出电机的传递函数,分别采用普通PID和自适应模糊PID控制理论对其进行Matlab Simulink的仿真,通过比较自适应模糊PID更加适用于直流电机控制系统;研究步进电机的控制策略,采用S型加减速算法实现步进电机的控制;根据舵机的控制原理研究操作机械手PID控制的控制策略,为核电巡检机器人实际操作实施提供了控制策略理论基础。最后,基于LabVIEW设计和编写核电巡检机器人上位机控制界面和视频采集监测界面,并在此基础上进行了有关机器视觉的实验包括对仪表进行定位与识别实验、物件测量实验以及仪表缺陷检测实验,验证了视觉处理程序满足巡检要求;根据核电巡检机器人的理论基础,设计了LabVIEW上位机的控制界面,然后通过上位机发送控制指令进行了各个部分的实验,行走实验验证了核电巡检机器人能够满足不同控制模式下的行走需求和自适应模糊PID算法在行走系统中的可行性;升降实验验证了步进电机七段S型速度实现可行性和位置定位的准确性;机械手实验验证了运动学分析的正确性;综合实验验证了整个核电巡检机器人结构设计的合理性和控制策略可行性。

丁华斌[10](2017)在《基于加减速控制算法的汽车仪表步进电机控制系统设计与研究》文中进行了进一步梳理步进电机作为数字控制系统中的执行元件,能够将脉冲信号转换为相应的角位移或者直线位移,具有控制简单、精确度高、动态力矩大等特点,已经被广泛的应用于各行各业中。在汽车仪表的运用中,由于复杂的工况,步进电机带动的指针会出现转动不平滑、丢步等现象,为了解决此问题步进电机的控制系统起着非常关键的作用,因此对于汽车仪表步进电机控制系统的研究具有很重要的现实意义。本文对步进电机的结构和工作原理进行了介绍与分析,建立了相应的数学模型,在介绍步进电机的细分驱动技术之后简述了单片机对于步进电机的控制过程。通过对步进电机的加减速曲线进行建模和分析,本文设计了一种改进的S形曲线。最后在SOFTUNE WORKBENCH上进行编程实现了步进电机在改进S形曲线下的控制。为验证改进S型曲线控制的性能,本文结合实车仪表进行了测试。通过对整车数据的回放观察仪表指针的运动状况,实验结果与预期基本一致。结果表明采用本文设计的改进S型控制曲线可以对步进电机转动的进行精确控制,减小甚至消除仪表指针的抖动问题。

二、C504单片机在步进电机闭环控制方面的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、C504单片机在步进电机闭环控制方面的应用(论文提纲范文)

(1)提花机组件装配自动注油系统设计与实验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 课题的主要研究内容及结构安排
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 课题创新性
        1.3.3 结构安排
2 注油系统工艺分析及总体方案设计
    2.1 注油系统工艺分析
    2.2 注油系统机械结构设计
        2.2.1 技术要求
        2.2.2 功能分析
        2.2.3 自动注油机构组成
        2.2.4 注油机构方案设计
    2.3 微进给系统总体方案设计
        2.3.1 控制系统组成
        2.3.2 控制系统方案确定
    2.4 本章小结
3 注油机构有限元分析
    3.1 有限元分析方法
    3.2 机构悬臂梁受力分析
    3.3 注油机构静态应力外力分析
        3.3.1 分析对象
        3.3.2 材料属性及网络划分
        3.3.3 结果分析
    3.4 模态分析
    3.5 本章小结
4 注油机构运动仿真
    4.1 运动仿真方法
    4.2 注油机构仿真环境建模
        4.2.1 仿真模型建立
        4.2.2 注油机构约束与驱动添加
    4.3 注油机构运动分析
        4.3.1 定位运动描述
        4.3.2 注油运动描述
    4.4 运动学仿真结果分析
    4.5 本章小结
5 自动注油设备控制系统研究
    5.1 注油控制系统构成
    5.2 二相步进电机控制方案
        5.2.1 步进电机矢量控制
        5.2.2 步进电机细分控制
    5.3 注油机构控制方法
        5.3.1 控制系统设计
        5.3.2 注油机构硬件配置
        5.3.3 控制系统程序设计
    5.4 实验研究与分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
致谢

(2)基于泛布尔PID控制的步进伺服控制器研制(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 步进电机伺服控制
        1.1.1 步进伺服控制系统的研究现状
        1.1.2 步进电机的发展现状
        1.1.3 步进电机的特点
    1.2 步进电机伺服控制器的设计
        1.2.1 步进电机伺服控制器的驱动电路组成
        1.2.2 步进电机驱动方式的发展
        1.2.3 步进电机的分类
    1.3 本文研究的主要内容
第二章 泛布尔PID控制算法研究
    2.1 PID控制
    2.2 泛布尔PID控制
        2.2.1 逻辑值
        2.2.2 定义因素
        2.2.3 定义状态变量
        2.2.4 数学模型
    2.3 伺服控制系统的泛布尔代数PID控制策略
        2.3.1 泛布尔PID控制器
        2.3.2 泛布尔PID控制原理
    2.4 本章小结
第三章 泛布尔PID算法在步进伺服控制系统中的研究
    3.1 Matlab/Simulink的简介
    3.2 步进伺服控制的仿真建模
        3.2.1 二相混合式步进电动机的数学模型
        3.2.2 伺服系统电流细分控制的仿真建模
        3.2.3 伺服系统泛布尔控制的仿真建模
    3.3 仿真结果分析
        3.3.1 伺服系统中参考位置变化时的仿真结果
        3.3.2 伺服系统中负载突变时的仿真结果
    3.4 本章小结
第四章 伺服控制器控制框架的设计方案
    4.1 伺服控制器控制架构选择方案
    4.2 伺服控制器硬件电路总体设计
    4.3 步进伺服控制器各功能模块电路设计
        4.3.1 主控芯片模块设计
        4.3.2 驱动电路设计
        4.3.3 电源管理模块设计
        4.3.4 通讯模块设计
        4.3.5 拨码开关的电路设计
        4.3.6 I/O信号隔离电路设计
        4.3.7 编码器设计
    4.4 两轴绘图机运动实验平台
    4.5 本章小结
第五章 伺服控制系统相关软件开发
    5.1 软件系统设计简介
    5.2 上位机软件设计
        5.2.1 LabVIEW与下位机通信程序设计
        5.2.2 人机界面制作
    5.3 下位机软件设计
        5.3.1 专用芯片的初始化配置
        5.3.2 主函数的程序设计
    5.4 实验数据测试
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(3)基于ARM的盾构隧道内接触网锚螺栓孔定位装置的研究与设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
    1.4 论文的章节安排
第二章 隧道内接触网锚螺栓孔定位装置方案设计
    2.1 接触网锚螺栓孔定位装置的定位原理
        2.1.1 定位装置在隧道内所处位置坐标的确定
        2.1.2 接触网锚螺栓孔的定位方法
    2.2 接触网锚螺栓孔定位装置的组成
    2.3 接触网锚螺栓孔定位装置的工作原理
    2.4 接触网锚螺栓孔定位装置设计方案
    2.5 本章小结
第三章 隧道内接触网锚螺栓孔定位装置控制系统硬件设计
    3.1 硬件电路总体设计方案
    3.2 微处理器模块设计
    3.3 传感器模块电路设计
        3.3.1 倾角传感器电路设计
        3.3.2 激光测距传感器电路设计
    3.4 角度旋转控制电路设计
        3.4.1 步进电机及其驱动器选型
        3.4.2 步进电机速度控制策略
        3.4.3 步进电机驱动电路设计
        3.4.4 光电编码器电路设计
    3.5 TFTLCD显示电路设计
    3.6 控制系统实物图
    3.7 本章小结
第四章 隧道内接触网锚螺栓孔定位装置控制系统软件设计
    4.1 软件整体结构
    4.2 传感器模块驱动程序设计
        4.2.1 倾角传感器驱动程序设计
        4.2.2 激光测距传感器驱动程序设计
    4.3 角度旋转模块驱动程序设计
        4.3.1 步进电机驱动程序设计
        4.3.2 光电编码器驱动程序设计
    4.4 TFTLCD显示器驱动程序设计
    4.5 本章小结
第五章 实验测试
    5.1 接触网锚螺栓孔定位装置控制系统测试
        5.1.1 倾角传感器测试
        5.1.2 步进电机测试
        5.1.3 步进电机转动角度测试
    5.2 接触网锚螺栓孔定位装置位置坐标测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文

(4)自动台球机运球装置设计及运动控制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题依据
    1.2 台球自动化的研究发展现状
    1.3 课题意义及技术可行性
        1.3.1 课题意义
        1.3.2 技术可行性
    1.4 论文研究内容
    1.5 项目设计方案介绍及论文总体结构
        1.5.1 设计方案介绍
        1.5.2 论文总体结构
    1.6 本章小结
2 运球装置各部分结构设计
    2.1 自动台球机运球装置的总体设计
    2.2 识别横向运球装置设计
        2.2.1 功用方案介绍
        2.2.2 装置原理分析介绍
        2.2.3 装置结构介绍
    2.3 台球置球臂装置方案设计
    2.4 台球滞留装置设计
        2.4.1 中式台球比赛部分规则
        2.4.2 台球滞留装置方案
        2.4.3 装置结构及工作原理
    2.5 本章小结
3 台球识别及运动控制方案设计
    3.1 台球识别方法
        3.1.1 图像信息处理
        3.1.2 颜色识别法
        3.1.3 二值化识别法
    3.2 驱动电机选型
        3.2.1 驱动电机类型
        3.2.2 步进电机分类
        3.2.3 步进电机型号选择
    3.3 步进电机控制方案设计
        3.3.1 步进电机振荡失步现象
        3.3.2 S型速度控制方案设计
        3.3.3 PWM脉冲频率计算
    3.4 编码器定位方法
    3.5 超声波安全措施
    3.6 本章小结
4 运动控制硬件设计
    4.1 硬件控制系统整体设计
    4.2 主芯片系统模块设计
        4.2.1 STM32芯片选择
        4.2.2 最小控制系统设计
        4.2.3 串口通信电路设计
    4.3 电机控制模块
        4.3.1 步进电机控制电路
        4.3.2 直流电机控制电路
    4.4 图像采集模块
        4.4.1 LED光源选择设计
        4.4.2 CMOS摄像头模块选择
    4.5 辅助系统模块
        4.5.1 蜂鸣器报警电路
        4.5.2 HC-SR04超声波模块
        4.5.3 OLED显示器
    4.6 本章小结
5 运动控制系统软件设计
    5.1 Keil软件开发环境介绍
    5.2 装置控制程序设计
        5.2.1 滞留装置程序
        5.2.2 分球采集程序
        5.2.3 摆球程序
        5.2.4 置球臂运球程序
    5.3 其他外设程序设计
        5.3.1 OLED显示器程序设计
        5.3.2 步进电机加减速程序设计
        5.3.3 超声波模块控制程序设计
    5.4 系统程序调试
    5.5 本章小结
6 系统可靠性与抗干扰设计
    6.1 系统可靠性与抗干扰概述
    6.2 硬件防干扰措施
    6.3 软件防干扰措施
        6.3.1 数字滤波
        6.3.2 看门狗技术
        6.3.3 软件恢复设计
    6.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
附录1
致谢
攻读硕士期间发表的论文及申请的专利

(5)组合秤的步进电机控制系统设计及远程监控技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 课题的背景
        1.1.2 课题的目的及意义
    1.2 组合秤国内外研究现状
    1.3 步进电机控制系统研究现状
    1.4 课题研究的主要内容方向
    1.5 本章小结
第二章 组合秤的步进电机控制系统方案设计
    2.1 组合秤的介绍
        2.1.1 组合秤的基本结构及工作流程
        2.1.2 组合秤的工作原理
    2.2 组合秤的优化需求分析及改进方法
    2.3 组合秤的总体优化方案设计
        2.3.1 步进电机控制系统方案设计
        2.3.2 远程监控系统方案设计
    2.4 控制系统主要器件的分析与选型
        2.4.1 控制单片机的分析与选择
        2.4.2 步进电机的分析与选择
        2.4.3 远传方式的分析与选择
    2.5 本章小结
第三章 组合秤的步进电机控制系统硬件设计
    3.1 主控系统硬件设计
        3.1.1 主控微处理器电路设计
        3.1.2 存储电路设计
        3.1.3 隔离保护电路设计
    3.2 步进电机系统硬件设计
        3.2.1 步进电机微处理器电路设计
        3.2.2 步进电机驱动电路设计
        3.2.3 电磁振荡电路设计
        3.2.4 光电检测电路设计
        3.2.5 拨码开关电路设计
    3.3 远程监控单元硬件设计
    3.4 系统电源硬件设计
        3.4.1 主控系统电源电路设计
        3.4.2 步进电机系统电源电路设计
        3.4.3 远程监控系统电源电路设计
    3.5 系统通讯硬件设计
    3.6 本章小结
第四章 组合秤的步进电机控制系统软件设计
    4.1 软件开发环境的介绍
    4.2 主控系统软件设计
        4.2.1 系统的任务划分及主程序设计
        4.2.2 理论组合斗数的优化
        4.2.3 组合称重逻辑的设计
        4.2.4 二次组合称重及补料策略的设计
    4.3 步进电机系统软件设计
        4.3.1 步进电机闭环反馈的精确控制
        4.3.2 电磁振荡器振动幅度的控制
        4.3.3 功能协议的制定
    4.4 远程监控单元软件设计
        4.4.1 远程监控程序设计
        4.4.2 心跳包机制
        4.4.3 数据远传协议的制定
    4.5 人机交互界面软件设计
        4.5.1 实时数据库的设计
        4.5.2 用户窗口的设计
        4.5.3 设备窗口的设计
    4.6 本章小结
第五章 步进电机控制系统优化算法研究及仿真分析
    5.1 步进电机数学模型的建立
    5.2 基于RBF神经网络的PID控制策略的研究
        5.2.1 RBF神经网络模型
        5.2.2 基于RBF神经网络PID控制器的设计
        5.2.3 RBF-PID自适应控制的改进
        5.2.4 RBF-PID自适应控制的实现方式
    5.3 仿真结果及分析
    5.4 本章小结
第六章 组合秤优化控制系统的实现以及性能验证
    6.1 优化系统的实现
        6.1.1 各个模块电路的实现
        6.1.2 人机交互界面的实现
    6.2 远程监控系统的验证
        6.2.1 远程监控单元的传输功能验证
        6.2.2 远程监控终端的管理验证
    6.3 组合秤性能分析验证
        6.3.1 步进电机运行性能的验证
        6.3.2 组合秤整体运行性能的验证
    6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文

(6)稳态扫描系统模拟研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容及工作
    1.4 本章小结
2 模拟末敏弹稳态扫描系统总体方案研究
    2.1 末敏子弹稳态扫描过程分析
    2.2 螺旋线插补算法原理分析
    2.3 主体方案设计
    2.4 微控制器选择
    2.5 步进电机闭环控制
    2.6 本章小结
3 基于FPGA的步进电机两轴联动控制
    3.1 步进电机速度模块设计
        3.1.1 分频模块设计及功能仿真
        3.1.2 计数器模块设计及功能仿真
        3.1.3 脉冲产生模块及功能仿真
        3.1.4 每秒输出脉冲数寄存器模块及功能仿真
        3.1.5 脉冲叠加模块及功能仿真
        3.1.6 总脉冲输出控制模块及功能仿真
    3.2 步进电机梯形加减速原理
    3.3 DDA圆弧插补算法分析及设计
        3.3.1 DDA圆弧插补算法分析
        3.3.2 改进型DDA圆弧插补算法设计
        3.3.3 圆弧插补过程误差分析
        3.3.4 步进电机方向控制
    3.4 本章小结
4 步进电机PWM细分设计
    4.1 步进电机细分技术原理
        4.1.1 细分驱动控制原理
        4.1.2 电流矢量恒幅均匀旋转法
        4.1.3 细分驱动SPWM控制
    4.2 步进电机SPWM细分设计
        4.2.1 细分系统设计总体思路
    4.3 基于FPGA细分模块的实现
        4.3.1 地址发生器设计及仿真
        4.3.2 双口ROM设计
        4.3.3 数据变换器及仿真
        4.3.4 PWM调制器设计及仿真
        4.3.5 数字变向器设计及仿真
    4.4 本章小结
5 步进电机位置控制功能研究
    5.1 编码器反馈信号处理设计
    5.2 位置管理模块分析
    5.3 步进电机闭环控制策略
        5.3.1 步进电机数学建模
        5.3.2 控制算法分析
        5.3.3 模糊PID控制数学描述
        5.3.4 模糊PID控制主要内容
        5.3.5 PID控制算法
    5.4 模糊控制器设计与仿真
    5.5 本章小结
6 实验验证
    6.1 速度控制模块整体验证
    6.2 细分功能整体验证
        6.2.1 细分系统整体电路
        6.2.2 步进电机PWM细分验证
    6.3 圆弧插补模块总体验证
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

(7)高速摄影中手动镜头自动驱动设计与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景与意义
        1.1.1 论文研究背景
        1.1.2 论文研究意义
    1.2 自动驱动调焦技术国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容及关键技术
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 本文结构
    1.4 关键技术与创新点
第2章 自动驱动系统相关理论及算法研究
    2.1 超声波测距原理研究
        2.1.1 超声波测距原理与方法
        2.1.2 提高超声波测距精度的方法
    2.2 步进电机控制研究
    2.3 FPGA概述
    2.4 自动对焦系统
        2.4.1 评价函数
        2.4.2 自动搜索策略
    2.5 基于角度检测的闭环控制算法研究
    2.6 本章小结
第3章 自动对焦算法设计与仿真
    3.1 步进电机的运动微分方程及传递函数
    3.2 系统的瞬态性能指标
    3.3 基于Simulink设计步进电机的PID控制器
        3.3.1 PID控制器分析
        3.3.2 步进电机PID控制器的Simulink设计实现
    3.4 模糊PID控制器设计
        3.4.1 模糊自适应整定PID控制器的设计
        3.4.2 各变量的隶属函数
    3.5 基于BP神经网络的PID控制
    3.6 本章小结
第4章 硬件系统设计与实现
    4.1 调焦齿轮和支撑结构的机械设计
    4.2 硬件模块设计
        4.2.1 环境温度采集模块
        4.2.2 超声波测距模块
        4.2.3 CS3144型霍尔传感器角度测量
        4.2.4 28BYJ-48步进电机控制实现
    4.3 硬件抗干扰设计
    4.4 电机输出与镜头焦距的变换
    4.5 本章小结
第5章 自动对焦软件系统设计与实现
    5.1 对焦驱动算法
        5.1.1 自动聚焦系统搜索模块
        5.1.2 28BYJ-48电机调速控制
    5.2 系统工作流程
        5.2.1 单次自动对焦工作流程
        5.2.2 连续自动对焦工作流程
        5.2.3 手控电动对焦工作流程
    5.3 系统实现与测试
        5.3.1 系统测试实验
        5.3.2 结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(8)基于变结构PID控制的两相混合式步进电机闭环控制系统设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 步进电机的发展现状
    1.3 步进电机控制系统的发展现状
        1.3.1 步进电机的控制方式
        1.3.2 步进电机的控制系统硬件实现方式
        1.3.3 步进电机控制系统控制策略概述
    1.4 论文主要内容
第二章 两相步进电机工作原理和数学模型
    2.1 两相步进电机工作原理分析
    2.2 两相步进电机数学模型建立
        2.2.1 磁链和电感的推导
        2.2.2 两相静止坐标系下数学模型
        2.2.3 d-q旋转坐标系下数学模型
    2.3 两相步进电机矢量控制
    2.4 本章小结
第三章 两相步进电机闭环控制系统设计
    3.1 两相步进电机闭环控制系统设计总体方案
    3.2 两相空间矢量脉宽调制控制的基本原理
    3.3 电流环控制策略
        3.3.1 经典PID控制理论
        3.3.2 数字PID控制理论
        3.3.3 变结构PID控制理论
    3.4 速度环控制策略
    3.5 本章小结
第四章 两相步进电机控制系统硬件设计
    4.1 两相步进电机控制系统硬件总体结构
    4.2 两相步进电机控制系统硬件组成部分功能设计
        4.2.1 XMC1402 简介及外围电路
        4.2.2 功率驱动电路
        4.2.3 信号隔离电路
        4.2.4 电源电路
        4.2.5 电流反馈电路
        4.2.6 过流检测电路
        4.2.7 编码器检测电路
    4.3 本章小结
第五章 两相步进电机控制系统软件实现和实验测试
    5.1 两相步进电机控制系统软件总体结构
    5.2 DAVE集成开发环境介绍及开发流程
        5.2.1 DAVE集成开发环境介绍
        5.2.2 DAVE设计两相步进电机控制程序的开发流程
    5.3 两相步进电机控制系统主程序设计
    5.4 两相步进电机控制系统子程序设计
        5.4.1 两相步进电机控制系统中断程序设计
        5.4.2 串口通讯程序设计
        5.4.3 电流采样模块
    5.5 两相步进电机闭环控制系统实验测试
        5.5.1 实验平台搭建
        5.5.2 实验结果与分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢

(9)核电巡检机器人结构设计及控制系统研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景、目的和意义
    1.2 核电机器人国内外发展状况
        1.2.1 国外发展状况
        1.2.2 国内发展状况
    1.3 巡检技术研究现状
    1.4 论文主要研究内容
第2章 核电站巡检机器人的总体方案设计
    2.1 核电巡检机器的设计指标
    2.2 核电巡检机器人的系统框图
    2.3 核电巡检机器人系统关键部件选择与三维模型建立
        2.3.1 核电巡检机器人关键部件系统方案的选择
        2.3.2 核电巡检机器人三维模型建立
    2.4 关键部分参数计算及其选型
        2.4.1 升降机构部件选取
        2.4.2 麦克纳姆轮直流减速电机的选取
        2.4.3 机械手舵机选取
    2.5 本章小结
第3章 关键零部件力学分析与机构运动学分析
    3.1 核电巡检机器人关键零部件结构静力学分析
        3.1.1 升降机构的静力学分析
        3.1.2 上支撑板的静力学分析
    3.2 核电巡检机器人升降机构模态分析
    3.3 核电巡检机器人运动学分析
        3.3.1 麦克纳姆轮运动学分析
        3.3.2 四杆升降机构运动学分析
        3.3.3 机械手运动学分析
    3.4 本章小结
第4章 核电巡检机器人的运动控制策略
    4.1 核电巡检机器人控制器系统设计
        4.1.1 控制系统框图
        4.1.2 控制系统通信方式
        4.1.3 传感器元件及读取
    4.2 直流减速电机控制
        4.2.1 直流减速电机系统传递函数推导
        4.2.2 直流电机控制策略
    4.3 步进电机控制
        4.3.1 步进电机数学模型建立
        4.3.2 步进电机加减速实现
    4.4 机械手舵机控制
        4.4.1 舵机的工作原理
        4.4.2 舵机控制
    4.5 本章小结
第5章 基于Lab VIEW的视觉处理和控制实验
    5.1 基于LabVIEW视觉处理
        5.1.1 在线视频监测和拍照实现
        5.1.2 图像处理
    5.2 基于LabVIEW行走实验
        5.2.1 单个电机速度控制模式实验
        5.2.2 机器人整体方向控制模式实验
        5.2.3 位置式控制模式实验
        5.2.4 自动巡检模式实验
    5.3 基于LabVIEW升降实验
        5.3.1 步进电机速度实验
        5.3.2 升降机构的高度定位精度实验
    5.4 基于LabVIEW机械手实验
    5.5 核电巡检机器人综合实验
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

(10)基于加减速控制算法的汽车仪表步进电机控制系统设计与研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本课题研究的背景和意义
    1.2 步进电机的发展
    1.3 步进电机的研究现状
        1.3.1 驱动方式研究
        1.3.2 控制方式研究
        1.3.3 加减速曲线运行方法研究
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 步进电机的数学模型与分析
    2.1 步进电机结构以及工作原理分析
    2.2 永磁式步进电机的数学模型
    2.3 步进电机细分驱动分析
    2.4 步进电机单片机控制分析
        2.4.1 步进电机控制电路设计
        2.4.2 主芯片对步进电机的控制分析
    2.5 本章小结
第3章 步进电机加减速控制算法的分析与研究
    3.1 步进电机加减速控制分析
    3.2 几种加减速算法分析与数学模型
        3.2.1 梯形曲线加减速算法分析
        3.2.2 指数曲线加减速算法分析
        3.2.3 S形曲线加减速算法分析
        3.2.4 算法曲线对比分析
    3.3 改进S形曲线的加减速算法分析与数学模型
    3.4 加减速曲线的离散化
    3.5 本章小结
第4章 步进电机控制的软件设计及实车运行分析
    4.1 开发平台和工具
    4.2 步进电机控制软件设计
        4.2.1 软件整体设计
        4.2.2 数据滤波方式选择与分析
        4.2.3 分层设计
    4.3 实际运行结果及分析
        4.3.1 运行工具
        4.3.2 实验测试
        4.3.3 数据回放结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 总结
    5.2 主要创新点
    5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间的学术成果
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

四、C504单片机在步进电机闭环控制方面的应用(论文参考文献)

  • [1]提花机组件装配自动注油系统设计与实验研究[D]. 李翔. 武汉纺织大学, 2021(01)
  • [2]基于泛布尔PID控制的步进伺服控制器研制[D]. 史家顺. 上海第二工业大学, 2020(01)
  • [3]基于ARM的盾构隧道内接触网锚螺栓孔定位装置的研究与设计[D]. 王晓瑞. 石家庄铁道大学, 2020(04)
  • [4]自动台球机运球装置设计及运动控制研究[D]. 耿云飞. 青岛科技大学, 2020(01)
  • [5]组合秤的步进电机控制系统设计及远程监控技术研究[D]. 阮俊林. 青岛科技大学, 2020(01)
  • [6]稳态扫描系统模拟研究[D]. 李蚩行. 西安工业大学, 2019(03)
  • [7]高速摄影中手动镜头自动驱动设计与实现[D]. 龙雪. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
  • [8]基于变结构PID控制的两相混合式步进电机闭环控制系统设计[D]. 杨丽. 天津理工大学, 2019(08)
  • [9]核电巡检机器人结构设计及控制系统研究[D]. 杨恩程. 哈尔滨工程大学, 2019(04)
  • [10]基于加减速控制算法的汽车仪表步进电机控制系统设计与研究[D]. 丁华斌. 武汉科技大学, 2017(04)

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C504单片机在步进电机闭环控制中的应用
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