基于模糊PID控制的步进电机建模与仿真

通过综合运用模糊算法和PID控制算法,搭建了步进电机的直接闭环控制系统。建立了步进电机的模糊PID控制模型,利用MATLAB中强大的Simulink仿真模块,对建立的步进电机控制模块进行仿真,验证了模糊PID控制在步进电机直接闭环控制系统中的优越性。仿真结果表明,该系统具有较好的控制性能和动态响应能力。     

模糊PID补偿器在运动控制系统中的应用

随着近年来运动控制技术的发展,传统的PID控制技术和普通的模糊控制技术已不能在步进电机控制系统中满足要求,本文结合两种控制技术的特点设计了模糊PID补偿器。具体介绍了运动控制系统的构成、模糊PID控制系统的原理以及模糊PID补偿器的设计步骤,并对该控制方案进行数字仿真。     

基于STM32的直流电机模糊PID调速系统研究

针对普通PID控制难以满足现代工业对直流电机控制高速度、高精度要求的问题,对直流电机及其控制系统进行了研究,设计了一种以STM32芯片为核心的自适应模糊PID控制直流电机调速系统。此调速系统通过采用模糊自适应PID控制算法改变PWM波占空比来实现系统灵活调速。在实验环境中,分别采用普通PID控制器和参数自适应模糊PID控制器来实现直流电机的调速系统,并通过主控芯片实时发送电机速度到上位机软件,绘制响应曲线。研究结果表明,模糊PID控制器在电机运行过程中,系统动态调节直流电机的PID参数,有效解决了传统PID整定困难的问题,并显著提高了电机的响应速度和控制精度。     

基于CAN总线和STM32的智能步进电机驱动模块设计

本文针对传统仪用步进电机驱动控制系统中存在的不足,设计了基于CAN总线和STM32的智能步进电机驱动控制模块。文中重点对两种系统框架的优缺点进行比较,阐述了系统的软硬件设计方案,实现了对多个步进电机的分布式控制。测试结果表明,系统性能稳定,实现了细分驱动模式下的精确定位。     

嵌入式纱线张力控制系统设计

针对纱线张力在纺织过程中波动的问题,采用主动退绕式张力产生结构,运用模糊PID控制算法,设计了一种基于STM32的嵌入式纱线张力控制系统。主动退绕式结构是通过控制两个电机之间的转速差间接控制纱线张力,提高纱线张力的稳定性。通过建立其数学模型,设计了系统控制方案与硬件电路。运用模糊PID控制,提高了系统对于非线性时变信号的自适应性。通过MATLAB/Simulink进行模糊PID控制算法仿真研究,并与常规PID控制进行比较,结果表明,在同一参数条件下,模糊PID较常规PID超调量减少了21%,调整时间减少了1s。     

金刚石电镀液pH值恒定控制系统

研究了一种基于Android的金刚石电镀液pH值恒定控制系统,实现了电镀过程中溶液pH值恒定不变。设计了步进电机驱动电路、RS232通讯、RS485通讯等硬件部分。该系统以STM32作为微处理器,通过步进电机加减速度算法使步进电机实现匀加减速运动。在pH值实时变化的电镀液控制系统中,采用多模态PID的算法,处理了复杂系统的中调节速度快、超调小难以兼得的问题。通过实验证明,该系统能控制电镀液pH在整个电镀过程中恒定且该系统最大超调量2%,控制精度可达±0.1。     

基于EtherCAT总线的簇绒地毯机提花控制系统

为了提高簇绒地毯机提花控制的实时性和通讯速度,将实时工业以太网技术EtherCAT应用于提花控制系统。该系统选择倍福PLC作为主控制器,采用步进电机带动提花轮的提花方式,通过实时改变各步进电机的转速来控制提花轮的喂纱量。提花系统中每根纱线由一个独立的步进电机控制,提花的分辨率精确到了1针,可以织出满幅循环的地毯花型。硬件上设计了基于LAN9252的EtherCAT通讯接口模块和基于STM32F103RCT6的步进电机提花控制器,并在STM32中移植了从站协议栈代码,实现了通过EtherCAT总线对多步进电机的同步群控。     

基于STM32的单轴双轮自平衡小车的设计

单轴双轮小车是一种本质不稳定的机器人,具有结构简单、易于实现等特点。基于STM32设计了一个与倒立摆原理类似的单轴双轮自平衡小车系统：硬件结构,以单轴两端平行分布的两个步进电机为移动驱动装置,利用STM32F103VET6、MPU6050进行实时姿态采集,并通过DMP对姿态数据进行硬件解码;软件算法,采用串级PID。基于获得的姿态数据,控制器STM32通过PID控制算法计算出合理脉冲频率及脉冲数,实现对两个步进电机的实时动态控制,使小车保持自平衡。另外,基于安卓手机平台和蓝牙数据传输技术,操控手机APP完成对小车系统的实时控制。     

六面顶压机冷却水水温控制系统的设计

研究了一种以控制冷却水温度来提高金刚石合成质量的方法。设计了DS18B20温度采集电路、通讯电路、步进电机驱动电路等硬件实现部分。采用步进电机加减速算法,实现了以STM32为控制核心的步进电机匀加减速运动。通过实验获得了冷却水流量和出水口温度与流量调节阀开度的变化关系。在时变的、非线性、纯滞后的水温控制系统中,采用了多模态PID算法,处理了复杂大惯性系统中调节速度快、超调小难以兼得的问题。实验结果表明,该系统最大超调量2.5%,控制精度可达±2℃。     

基于STM32和TMC5160的步进电机控制系统

设计了以STM32F103VCT6单片机为主要控制芯片、TMC5160为电机驱动芯片的步进电机控制系统,该系统控制电机采用梯形加减速的方式,有效地避免了电机在加减速过程中出现的抖动;同时,可接收基于DMX512协议的控制台的控制命令,以达到远程控制电机的目的,可应用于舞台灯光控制系统。     

带电高空接过引线自动手臂自适应细分运动控制系统设计

针对高压电网接引线机械臂绕线和进给过程中,其步进电机存在速度突变和宽广范围内速度平滑控制问题,设计了以STM32F103系列微控制器为核心的运动控制系统,该系统采用自适应细分控制算法,解决接引线机械臂步进电机在低频运行时转矩脉动、细分切换引起速度突变和宽广范围内速度平滑控制问题.通过对接引线机械臂步进电机运行试验,证明了所设计的模型与运动控制方法的可行性.     

基于STM32F103ZET6的开放式数控运动控制系统

为了解决高校学生学习数控技术缺少一个相对开放的数控环境的问题,将嵌入式技术应用到一个自搭建的开放式数控平台中,分析了基于嵌入式技术的开放式数控加工的基本原理。以STM32FZET6为控制器,采用PWM控制技术,控制了两部两相式混合步进电机;根据光栅尺提供的速度和位置反馈信息,结合PID控制算法,构建了一个高控制精度且稳定性好的闭环控制系统。建立控制系统的数学模型,通过Simulink仿真实验验证了系统的可靠性及稳定性。研究结果表明,基于STM32FZET6的开放式数控运动控制系统对于构建一套教学用的数控系统具有重要意义。     

一种双边自行车停车装置的设计

针对共享单车停放困难影响交通秩序的现状,迫切需要研发自行车停车装置。设计了一种“摩天轮”式新型双边立式自行车停车装置,由机械执行机构和控制系统两大部分组成。前者通过大转矩步进电机和蜗轮蜗杆减速箱带动圆盘转动形成旋转执行机构,可提供6个自行车车位;后者利用32位闪存微控制器STM32系列单片机来处理停车装置运行过程中产生的数据,实现用户在存取自行车过程中6个车位顺畅地切换以及定位。该装置具有空间利用率高、存取简便快捷、美观防盗等特点,为解决共享单车的停放管理问题提供一种可参考的解决方案。     

步进电机驱动系统建模技术研究

以实际步进电机为研究对象,建立了基于最小二乘辨识算法的步进电机驱动系统数学模型。所建模型为步进电机的速度控制提供了理论依据。     

永磁同步电动机的开环步进驱动器的研究

步进电机是增量运动控制系统的主要执行机构。如果采用合适的驱动方式,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)和步进电机(Stepping Motor)都可以工作在步进模式。主要研究永磁同步电机的开环步进驱动器的理论和方法。通过对永磁同步电机的驱动方式的深入研究发现,在其驱动器中引入一种新型开环脉冲宽度调制(Pulse Width Modulated,PWM)死区时间补偿方法,就可以改善永磁同步电机绕组电流的控制精度,从而也进一步提高了永磁同步电机在步进驱动模式下步距的控制精度。     

基于模糊自适应PID算法的电液比例阀控马达转速的研究

把模糊自适应PID方法应用于液压马达的转速控制,建立了比例阀控液压马达转速的数学模型,设计了模糊自适应PID控制器.Simulink下的仿真结果表明,与传统PID控制相比,模糊自适应PID控制方法具有响应快、超调小、抗干扰能力强等优点,是一种更加有效的控制策略.     

基于STM32的微型热敏打印机的设计和实现

基于STM32的微型热敏打印机控制系统以STM32F103C8单片机为控制器,以存储器、步进电机和热敏打印头为控制对象,上位机和单片机之间进行串口通信,串口调试软件发送命令和字符,就可以在热敏纸上直接打印相应的字符。该文阐述了系统的硬件组成及软件的实现过程,并给出系统测试结果。测试结果表明,该微型热敏打印机控制系统稳定可靠,打印字迹清晰,不仅可以打印英文、汉字,还可以打印条形码和二维码等。