高精度高可靠步进电机控制系统的设计及应用

介绍了一种高精度高可靠步进电机驱动控制系统的设计。该设计充分利用TMC260智能驱动芯片的优势,结合FPGA自由编程特点,设计了两相步进电机驱动电路。电路实现了电机在宽频内256细分的高精度步进,并具有电机过载检测、堵转报警等功能,作为血液分析仪的核心驱动部件在临床应用取得了很好的效果。     

基于步进电机高精度细分的自动定位系统

某些精密机械设备需要进行精确定位,本系统是在利用原有部分仪器的基础上建立起来的、基于步进电机高精度细分的计算机自动定位系统。着重介绍了系统技术方案、方位偏差的测量与消除、以及步进电机高精度细分的实现。     

服装裁剪机的步进电机细分控制系统

针对服装裁剪机中步进电机的运动控制问题,基于LPC2138和L6207设计了步进电机细分控制系统,实现了对步进电机的高精度细分控制。实验结果表明,步进电机可以在细分控制系统的控制下稳定、准确的运行,满足了服装裁剪机的精度要求。     

基于STM32的高精度柔性多轴运动控制系统设计

针对多台高精度直线电机组成的柔性夹持系统缺乏多轴控制器的问题，文中提出一种可以同时控制多台直线电机实现高精度定位、柔性夹持易碎物品、具备上位机界面和总线通信控制功能的多轴运动控制系统。该装置由主控制器、上位机软件、直线电机和.伺服电机、步进电机以及运动结构部件组成。主控制器由STM32F103VET6芯片与外围器件构成。光栅尺传感器产生位置信号分辨率达到05μm实现高精度控制。主控输出PWM控制I信号由驱动器放大并驱动直线电机运行，电流传感器监测负载变化情况结合控制算法实现柔性控制。主控程序逻辑包括多轴运动控制、PD算法控制、电流监测、RS232上位机通信和CAN总线多联机通信模块。通过CAN总线进行多联机协同运动控制，上位机软件实时监测和控制全部参数。该系统可以有效解决多台高精度直线电机协同控制的问题，本文阐述了该系统的框架及实现原理。     

基于AVR的直流电机高精度数字控制系统

提出了一种基于微控制器Atmega128、CPLD技术和电机驱动芯片HIP4080的直流电机数字控制系统的实现方法.该系统实现对电机角度和速度的高精度控制,并可在PC机界面上观察电机状态.     

基于Simulink仿真的步进电机细分控制分析

针对大视场视觉测量系统中标定物的高精度定位控制问题,研究二维转台的驱动电机细分控制方法.步进电机是一种数字控制电机,它将电脉冲信号转换成相应的角位移,具有快速启动和停止的能力.它每转一周都有固定的步数,在不丢步的情况下,其步距误差不会长期积累,仅与脉冲频率有关.为了提高转台的分辨率,对步进电机的步距角进行研究,分析了步进电机步距角实行细分的可行性,采用SPWM技术对步进电机相电流进行控制,在Simulink的环境下对步进电机建立数学模型并进行了分析.通过对步进电机的细分控制大大改善了其各项性能,可实现二维转台的高精度定位控制.     

基于单片机的步进电机细分控制系统

步进电机细分技术主要用于提高电机的运转精度,实现步进电机步距角的高精度细分。通过对步进电机细分驱动原理的分析,合理选择细分电流波形,以AT89C51单片机为核心,结合步进电机驱动芯片L 297/298,设计出步进电机的斩波恒流细分驱动控制系统。并在实际运行过程中运行良好。     

新型电调天线用微特电机设计与开发

针对基站电调天线内部空间狭小、需要实现相位角精确调节的问题,设计了一种小型化、高精度微特电机。基于微特电机的工作原理,设计了电机转子、定子、永磁体、行星齿轮箱等部件和结构,以及计算电机的电气指标。最后根据电调天线对电机性能的要求,对样机进行3项性能试验。     

16位单片机8098在直线电机控制中的应用

作者成功地采用了16位单片机8098作为直线电机的控制部件,通过对硬件、软件的开发调试,充分利用8098高速、实时控制的特点对电机输入电流进行换向,从而达到了使电机高精度、高速度运行的目的。     

电机齿槽力矩对转台速率平稳性的影响分析

本文针对高精度转台控制系统，分析了电机齿槽效应对其速率平稳性的影响，指出用Ⅲ型系统来改善电机齿槽效应对速率平稳性的影响。     

仿生型步进式直线驱动器的研究

本文提出一种新型直线驱动器的仿生动作原理，并设计出两种机械结构及其控制器。实验表明，这类驱动器具有精度高，步距可变，输出力大，行程长，结构简单，体积小，内藏传感器，具有极好输出特性等特点。这类驱动器适用于一切超高精度的直接驱动。     

直线舵机加载台控制系统建模与设计

设计了一种新的直线气动舵机加载结构,该结构通过摆杆运动将力矩电机的旋转运动变为直线运动,在电机转动角度不大的情况下实现了对舵机的直线加载.首先,给出了直线舵机加载台组成及其工作原理分析,并建立了气动舵机加载系统的数学模型.然后,采用PID控制加复合前馈和力矩速度反馈的复合控制策略对舵机加载系统进行了设计.最后,通过对直...     

Operator-based robust nonlinear optimal vibration control for an L-shaped arm driven by linear pulse motor

An L-shaped arm driven by a linear pulse motor is considered in this paper, an operator-based robust nonlinear control approach is proposed to reduce the vibration of the arm. First, by separating the arm into two parts, its vibration dynamics is modelled based on Euler-Bernoulli beam theory. Second, by using operator-based robust right coprime factorization approach, two control schemes are designed, one for controlling the linear pulse motor move to the desired destination and reducing the vibration of the arm with optimal trajectory, another one is to control vibration of the arm by using a piezoelectric actuator, where a tracking compensator is designed to compensate the hysteresis of the piezoelectric actuator and make the arm vibration track to the reference values. Finally, simulation results are demonstrated to verify the effectiveness of the proposed control scheme.     

多轴同步控制系统的寿命预测和延寿方法

随着多轴同步控制系统应用日益广泛,对其安全可靠性的要求也愈加迫切,尤其当元部件不可避免地逐渐退化时,对系统依旧具有持续工作的期许.鉴于此,针对一类考虑单轴执行器退化的多轴同步控制系统,将感知与认知相结合,提出一种基于系统剩余寿命(RUL)预测的动态矩阵(DMC)-PID串级延寿控制方法.首先,在不改变原有多轴同步系统结构的前提下,通过串级方式引入DMC作为延寿控制器,辅以PHM模块作为自主维护分析决策器,构建具有实时RUL预测和延寿功能的多轴同步系统新架构;然后,建立执行器隐含退化状态与多轴同步系统性能等感知信息之间的联系,得到多轴同步系统RUL分布的解析解并用于实时预测;接着,将其与同步系统的期望工作时长相结合,作为在线自主维护的认知依据,并基于给出的一种同时依赖执行器退化状态和延寿期许的自适应参数调节律,用以在线动态调整DMC约束矩阵Q和R的元素值,通过更契合退化过程特征和延寿需求的方式以减缓执行器退化、延长系统使用寿命,进而实现多轴系统性能与耐用性之间的更优折衷平衡;最后,通过舞台多电机同步控制系统仿真实验验证所提出方法的有效性.     

AUV电动舵机伺服控制与驱动研究

舵机系统设计是水下自主航行器实现精确制导与控制规律的基础.以高速MCU为平台,通过模拟量高线性光耦隔离、电机H桥功率驱动等关键功能模块的研究,实现了电动舵机伺服控制与驱动系统的一体化设计;基于比例积分的控制算法进行了性能预报仿真.分析表明,所设计的电动舵机伺服控制与驱动系统功能完备,性能满足要求.研究成果为水下自主航行器全电作动技术的发展奠定了基础.     

Track following servo control for rotary piezoelectric motor based primary actuation in hard disk drives

In this paper, we show the tracking performance of a rotary piezoelectric motor based hard disk drive actuator. The actuator is built and modeled for positioning servo in disk drive systems. The Piezo motor replaces the voice-coil-motor based primary actuation. Simulation and experimental results for its servo system proves that it can help to achieve track density of more than 1000?KTPI.     

基于ARM的阀门电动执行机构的研究

无刷直流电机以其可靠性强、低维护、体积小成为了电机控制领域的焦点采用其作为电动执行机构可有效解决气动、液压无法克服的问题,同时提高了设备的稳定性。基于此采用无位置无刷直流力矩电机作为阀门的电动执行机构,同时采用ARM作为其控制机构,使其具备智能化、高效性。     

新型Halbach横向磁通直线振荡执行器

结合Halbach阵列永磁电机和横向磁通电机的优点,提出一种Halbach型横向磁通直线振荡执行器。该执行器无需动子铁芯,具有结构紧凑、质量轻、定子叠装方便及力特性良好等特点。首先介绍了该新型直线振荡执行器的基本结构和工作原理,分析了动子磁极的Halbach阵列磁场分布,并采用三维有限元参数化分析方法对执行器的气隙磁链和静态电磁推力特性进行数值计算,建立了考虑气体力负载的执行器系统模型,分析了动子质量、弹簧刚度、气体力负载等因素对执行器谐振特性的影响。研究结论将为该新型执行器的进一步优化设计及其高效率控制提供有效的理论依据。     

Rotational micro actuator for microsurgery

In this paper an innovative hydrostatic micro actuator system for controlling the rotational degree of freedom of microsurgery instruments is presented. From the possible hydrostatic motor designs, an annular gear motor in orbit configuration has been chosen based on its suitability for micro manufacturing. The innovative actuator design includes a rotor-integrated control mechanism for connecting the actuator’s individual positive-displacement chambers. First a macro-model of the new actuator was fabricated and tested. The obtained test results already confirm the functionality and show the actuator’s exciting potential. The important design parameters were identified and a mathematical model was developed and is presented in this paper. Thereby optimized design parameters enable a further miniaturization and the use within minimal invasive surgery tools. A potential application of this novel device is discussed in the context of endovascular and interventional resection treatment. Combined with a shape memory alloy actuator a tool for the resection of calcified aortic valves was developed. Because of its small size it is possible to integrate it into a trocar channel.     

Dynamic cellular actuator arrays and the expanded fingerprint method for dynamic modeling

A key step to understanding and producing natural motion is creating a physical, well understood actuator with a dynamic model resembling biological muscle. This actuator can then serve as the basis for building viable, full-strength, and safe muscles for disabled patients, rehabilitation, human force amplification, telerobotics, and humanoid robotic systems. This paper presents a cell-based flexible actuator modeling methodology and the General Fingerprint Method for systematically and efficiently calculating the actuators’ respective dynamic equations of motion. The cellular actuator arrays combine many flexible ‘cells’ in complex and varied topologies for combined large-scale motion. The cells can have varied internal dynamic models and common actuators such as piezoelectric, SMA, linear motor, and pneumatic technologies can fit the model by adding a flexible element in series with the actuator. The topology of the cellular actuator array lends it many of its properties allowing the final muscle to be catered to particular applications. The General Fingerprint Method allows for fast recalculation for different and/or changing structures and internal dynamics, and provides an intuitive base for future controls work. This paper also presents two physical SMA based cellular actuator arrays which validate the presented theory and give a basis for future development.