基于STM32F4的电机控制系统设计

为改善步进电机堵转、失步、超步等问题,提高步进精度,使步进电机能够快速准确定位,提出基于STM32F4微控制器的步进电机控制系统设计。通过改变PWM输出定时器的预分频值控制电机转速,直线阶梯形升降速算法实现调速;采用DMA方式控制电机脉冲数量,实现位置精确控制。实验以及实际应用情况表明,阶梯形升降速算法以及DMA方式位置控制算法能够满足一般要求,系统误差为±0.01度。系统精确度高、性能可靠、扩展性强,具有较高的应用价值。     

基于PID的流量调节阀的设计

针对流量控制,设计了一种结构简单、控制方便、精度高的基于PID的流量调节阀。流量调节阀主要由手动平衡阀、流量传感器、步进电机和控制器四部分组成,控制器采用PID算法控制步进电机。检测步进电机电流的大小不仅能确定手动平衡阀是否到达了极限调节值,也可以防止过电流损坏电机。实验测试中,用PC机对输出流量值进行设定和对流量调节阀的控制效果进行分析。通过反复试验,证明了输出的流量值能准确快速的跟随设定值的变化而变化。研究表明,基于PID的流量调节阀能实现高精度的流量控制。     

步进电机驱动的直线变倍成像系统研究

为了满足无人机光电载荷的体积和重量要求,并有效解决传统凸轮机构加工精度要求高、系统易产生机械振荡等问题,提高系统的响应速度和变焦精度,对基于步进电机驱动实现连续变焦的直线变倍成像系统进行研究。采用二相混合式步进电机驱动实现机械补偿式变焦系统的变焦聚焦功能。首先,本文研究了基于步进电机的直线变倍成像系统的工作原理与构成,完成硬件平台的搭建,利用单片机控制实现步进电机的加减速过程。然后构造适合本系统的图像清晰度评价函数,并采用扫描反馈搜索算法完成对镜头焦距值的标定,将标定结果载入聚焦算法。最后,完成系统的性能测试。测试结果显示,采用速度控制模型后,步进电机的定位误差显著降低,范围在0.010 mm以下,整个系统的变焦精度远远小于1%,而且光学性能和外场拍摄性能较好。该基于步进电机的直线变倍成像系统满足无人机光电载荷的适用性要求。     

智能写字机器人设计

设计了一种两自由度写字机器人,可以很方便地完成在平面上的书写绘画任务。可以把在计算机输入的文字通过控制算法和硬件电路用步进电机带动写字笔在纸面自动地描写出来。上位机选用计算机作为主机,采用Arduino系统作为从机。在计算机上将输入的文字转换成坐标形式的G代码,在通过串口发送给下位机控制器,下位机控制器采用直线插补和圆弧形插补算法,输出控制脉冲和方向电平控制步进电机前进或者后退。步进电机是由脉冲控制的,每发来一个脉冲就前进一步,实现了对距离的精确控制。本设计可以拓展一轴,加入Z轴理论上可以实现3D打印功能,把写字笔换成雕刻刀或者是激光头可以雕刻立体作品,拓展功能丰富。     

自动控温混水阀的设计与制作

以AT89C51单片机系统为核心,DS18B20芯片为温度传感器,步进电机为温度调控动力装置的自动控温混水阀能够实现对水温的自动调节、温度显示和声光报警等功能.基于Proteus进行电路设计和仿真,仿真结果表明本设计能够实现水温检测与显示、声光报警和自动控温控制等预期功能;实物化后,测试结果表明系统具有较高的可靠性,实现了预期目标.     

基于力同步控制的双缸力加载系统控制策略

针对液压加载系统中双缸力同步控制需求,设计了并联控制方案。分别采用减压阀和伺服阀作为主要控制元件,建立双缸力同步控制系统数学模型。通过调节相应的液压参数和控制参数,采用Simulink对两类控制元件下的模型进行仿真研究。仿真结果表明,并联控制可以有效实现双液压缸的力同步加载,理论上当使用减压阀作为控制元件宜采用纯积分控制策略,当使用伺服阀作为控制元件宜采用PD控制策略,均可得到较优控制效果,为实际工程项目双缸加载试验提供理论指导。     

基于PLC 驱动的步进电机的HL-2A 装置孔栏位移控制系统的设计与实现

为了实现HL-2A 装置孔栏位移自动控制,根据步进电机的应用原理,设计了孔栏位移自动控制系统。选用两相混合式步进电机,采用S7- 300PLC 作为主控制器,FM453 作为步进电机的定位模块,实现了对孔栏步进电机的驱动、控制与检测。同时完成了与上位机的通信,实现了对HL-2A 装置孔栏位移设置和数据显示等功能。     

螺旋天线步进电机控制系统仿真及运行曲线优化

为实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用步进电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位。为了优化步进电机的开环控制,研究运行曲线对步进电机控制性能的影响,提高步进电机控制速度和精度。根据步进电机及控制系统的工作原理,建立了基于Simulink的步进电机开环控制系统仿真模型,并在此基础上对梯形和抛物线两种运行曲线进行了仿真研究。仿真结果表明,该仿真模型能精确实现两种运行曲线对步进电机的控制,在100 ms的控制周期内,采用梯形运行曲线步进电机的最大无失步转动角度能够达到270°,而采用抛物线运行曲线时其转动角度能够达到360°,抛物线运行曲线在开环控制系统中具有更高的控制速度。     

基于数字信号处理技术的连续变焦镜头控制系统设计

针对以往连续变焦镜头控制系统存在的速度响应慢、准确度低等缺点,对连续变焦镜头及其控制系统的设计方法进行改进.采用机械补偿的变焦距镜头理论,确定变焦距系统位移曲线.基于数字信号处理技术和步进电机的控制技术,设计了包括数字信号处理器、步进电机、步进电机驱动器、键盘控制、计算机通信、液晶显示模块为一体的控制系统,同时对变焦距...     

电控EGR阀综合性能测试系统的研制

电控EGR阀是废气再循环技术中重要部件,主要包括步进电机式、电磁式和直流电机式,目前针对电控EGR阀测试系统研究尚不充分。为了实现对电控EGR阀各项技术指标的测试,研制了一套电控EGR阀综合性能测试系统。系统由驱动单元、控制单元、测试单元组成。驱动单元以电控EGR阀驱动器为驱动核心,控制单元以可编程控制器为控制核心,测试单元由各项指标的测试模块组成。通过对各项技术指标测试工艺流程设计,系统实现了对电控EGR阀流量特性、内漏性能、响应时间和阀内位置感应器性能的自动测试。实验结果表明,该系统稳定可靠,各项参数的机器能力指数Cmk均超过1.67,满足技术要求。系统提供了一种针对电控EGR阀综合性能的测试方案,并成功应用于某企业电控EGR阀生产测试车间。     

基于数字信号处理技术的连续变焦镜头控制系统设计

针对以往连续变焦镜头控制系统存在的速度响应慢、准确度低等缺点,对连续变焦镜头及其控制系统的设计方法进行改进.采用机械补偿的变焦距镜头理论,确定变焦距系统位移曲线.基于数字信号处理技术和步进电机的控制技术,设计了包括数字信号处理器、步进电机、步进电机驱动器、键盘控制、计算机通信、液晶显示模块为一体的控制系统,同时对变焦距系统增加了自锁模块,提高了控制系统的安全性与可靠性.初步实验结果表明,控制系统准确度在0.01 mm以内,满足0.12 mm的设计指标.     

Photoelectric automatic focusing system based on interference

The principle and the method of a new automatic focusing system are presented in this paper. The system is constructed relying on the relationship between laser wave interference patterns and defocusing displacement. A CCD linear array receives interference patterns in the form of light intensity, which are converted into digital signals afterwards. Then the computer controls a stepping motor to complete auto-focusing process according to the digital results. The system has been applied in a kind of film resolution testing instrument and it shows that it has the advantage of high accuracy, high speed and wide applications.     

BD-1高精度Bragg衍射仪微机控制系统研制

本文阐述了我国首次研制的BD-1高精度Bragg衍射仪中的微机控制系统。本系统采用Apple-Ⅱ微机、新型驱动细分控制器对步进电机实现步距角二细分控制,使衍射仪内单轴转台的θ角实现小步距转角(5.4″)高精度、高稳定的控制;该微机系统还实现了对工作台随动升降控制;晶体转角微调控制;高分辨数据采集及处理;限位报警等功能,且具有较强的抗干扰能力。     

智能分区PID控制算法在电动缸伺服系统中的研究

针对电动缸伺服系统中的非线性环节,本文采用带线性补偿的分区二级前馈PID控制算法。首先建立电动缸伺服系统的仿真模型,并采用单组控制参数的二级前馈PID控制算法,通过仿真发现系统存在着抖动、精度较低的问题。然后提出了具有线性补偿的分区二级前馈PID控制算法,改进了相应的控制器结构并实现控制器的数字离散化。最后通过线性补偿的方法整定实际系统在各分区的控制参数,计算出相应的控制量。对比分析实际系统的稳态误差,发现智能分区PID控制器在电动缸伺服系统中能够取得更好的控制效果。     

远程遥测姿态控制系统设计

为全面测控飞行器姿态,设计了一种能实时监测、控制飞行器姿态倾角的远程遥测系统。采用FPGA进行中央逻辑控制,构建了智能变送模块。将上位机作为终端设备,结合步进电机24BYJ48-5V与双轴倾角传感器ROB100,完成步进电机闭环控制,实现-90°～+90°范围内任意倾角值的实时测量与控制,精度达0.5°。通过大量试验结果表明,该系统可靠性高,各项性能指标均满足项目需求。     

简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计简

采用ATmega128作为本旋转倒立摆控制装置的主控芯片,通过直流电机对旋转臂进行控制,实现对摆杆的旋转控制。用编码器对摆杆旋转角度进行测量,将旋转位移转换成数字脉冲实现控制。通过对编码器设定零点,运用PID算法实现精确控制摆杆的摆动角度与状态。测试结果表明,该简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计方法科学,具有性能稳定、抗干扰能力强、控制精确,可靠性高,节能环保等优点。     

混合动力电动汽车发动机转速智能控制系统设计

发动机是混合动力电动汽车动力设备的心脏,为了保证混合动力电动汽车可以快速稳定地运行,需要对其转速智能控制系统进行设计。使用当前控制系统智能控制混合动力电动汽车发动机转速时,无法快速检测到发动机转速,难以达到最佳的智能控制结果。为此,本文提出一种基于软切换的Bang Bang－神经网络PID的混合动力电动汽车发动机转速智能控制系统设计方法。混合动力电动汽车发动机转速智能控制系统以Mcs一51系列8751单片机为核心系统,检测混合动力电动汽车发动机转速的数字信号,同时控制D/A模拟信号的输出,并在LED显示器上显示发动机转速数字信号,以PWM调制器放大混合动力电动汽车启动时发动机产生的PWM波,将放大后的PWM波供给电力发动机,再以分频填充脉冲装置测量混合动力电动汽车发动机转速,通过Bang Bang－神经网络PID算法计算出混合动力电动汽车发动机转速误差,达到实时控制混合动力电动汽车发动机转速的效果。实验仿真证明,所提设计方法保证了发动机转速的快速性和平稳性。