基于FPGA的步进电机两轴联动控制器的设计及实现

在数字积分插补算法的基础上,设计基于FPGA的步进电机两轴联动控制的实现方案.给出VerilogHDL语言设计的DDA程序代码及其仿真结果,井结合步进电机的工作方式设计验证电路.验证结果表明该控制系统达到对步进电机的两轴联动控制和实时控制的要求.     

基于加速度计和弯曲传感器的手指运动姿态监测（英文）

针对动态测量关节角度的需要,本文设计了两种手指运动姿态监测方法.第1种方法是通过基于MEMS技术的三轴加速度计ADXL330对近侧指间关节的运动姿态进行监测.ADXL330是通过每一敏感轴所感知的重力加速度分量来实现这一功能.为验证该方法的可行性,设计了步进电机控制的能在竖直平面内转动的装置.对比传感器的输出和电机转动的角度,结果表明:动态条件下,其绝对误差为1°~3°,相对误差为2%~6%.第2种方法是通过弯曲传感器在弯曲时输出电阻的变化来监测手指的运动姿态.实验结果表明:在一定的允许误差范围内,三轴加速度计ADXL330和弯曲传感器都能用于监测手指运动姿态.     

基于FPGA的透射聚光型黑腔太阳能集热器追光控制系统

该文在对一种透射聚光型黑腔太阳能集热器的物理结构进行优化的基础上设计了一种基于FPGA内核的追光控制系统。在实现系统算法的过程中,采用自上而下的方法在Quartus Ⅱ平台上对各个模块进行设计,并通过Modelsim平台进行波形仿真。此外,该文还将传统的每2个光敏元件控制1个步进电机的方式改为4个光敏元件联合控制2个步进电机,并设计了特定的比较判断算法,通过设置控制阈值Tc来调节追踪精度,在电机驱动模块中增加消抖信号,减少环境光抖动带来的干扰。     

高压型两相混合式步进电机驱动器设计

介绍了设计一款基于AT89C2051单片机和功率驱动芯片IR2013的两相混合式步进电机细分驱动器,通过分析两相步进电机运行特性及细分驱动原理,采用了电流跟踪型PWM控制技术。该方案能明显提高步进电动机的运行精度,改善低频振荡的现象,可实现细分级别的任意设置,能根据不同应用场合使用不同细分数来驱动步进电机。     

基于STM32的高精度液位测量系统的设计与实现

液位检测装置广泛应用于石油、化工、医药等各个行业中。液位的采集在高精度生产控制系统当中,对控制的最终结果有决定性的影响。文章设计了一种基于STM32的高精度液位采集装置,该装置主要由控制器、光电传感器和步进电机丝杆组成,主要采用了PID闭环控制算法,通过光电传感器捕捉液面位置,通过步进电机控制丝杆滑块升降,计算步进电机脉冲数得到液面所在高度。     

基于ARM的加工高次非球面控制器研究

本文采用了ARM微处理器为主控核心,设计必要的外围扩展电路,构成高性能的三轴伺服运动控制器,改变以往传统单片机运算能力不足的缺点。与采用传统的MCU设计的三轴伺服运动控制器相比,该控制器具有较高的集成度和灵活性,便于用户实现较为复杂的算法。对三轴伺服运动控制器在非球面加工中的应用进行了分析,通过实验验证了控制器的稳定性,能够满足三轴伺服运动控制器的需要,在数控机床的控制中有重要的应用价值。     

基于DSP2812的桌面3D打印机控制系统实现

以DSP2812数字信号处理芯片为核心控制器,设计了一种桌面3D打印机控制系统,应用DSP2812中的通用寄存器生成的非对称式脉冲宽度调制(PWM)波形结合DSP2812的通用输入/输出(I/O)口控制步进电机驱动芯片,进而实现步进电机的速率和位移控制;同时还创新性地应用DSP2812的通用数字I/O口实现双向的两线连续总线(I2C)功能,实现对步进电机的细分控制,从而控制步进电机的启动电流,降低系统功耗,提高步进电机的控制精度及稳定性。     

Delta并联机器人的运动学分析及虚拟样机仿真

并联机器人具有高速高加速的优势,作为末端执行器极大提高了操作效率,在自动化生成线中具有广阔的应用前景。本文对典型的三自由度Delta并联机器人的结构进行了优化,建立了运动学反解模型,基于该模型对Delta机器人的工作空间进行了研究。此外,基于ADAMS搭建了虚拟仿真平台,对Delta并联机器人在作螺旋线运动时驱动臂的角速度、角加速度以及驱动电机的转矩和功率进行了研究,为电机选型和动力学优化提供了依据。     

基于DSP的多轴伺服控制器设计及其在灵巧手中的应用

讨论了一种采用电机控制专用DSP及FPGA设计的9轴电机伺服运动控制器。与采用通用DSP设计的多轴电机伺服运动控制器相比，该控制器具有较高的集成度和优良的性能价格比，便于降低机电系统的成本，减小机电系统体积，试验表明，该控制器性能稳定可靠，可满足多轴电机伺服运动控制的需要，已成功应用于16自由度多指灵巧手控制系统设计，该运动控制器在各类型机器人系统，以及数控机床等的控制系统设计上有广泛的应用前景。     

基于AT89C52单片机的3D彩色打印配色装置设计

主要介绍基于AT89C52单片机的彩色3D打印机配色模块及相关控制装置的设计过程.以12864液晶显示器作为人机交互设备,用矩阵键盘进行颜色代码输入,以专用驱动芯片A4988作为步进电机的驱动,设计蜗杆式减速送丝机构,保证了步进电机的转矩以及定量进给的控制精度.研究表明:从键盘输入颜色代码,经51单片机运算,通过控制I/O端口的脉冲输出频率来控制步进电机的转速,从而控制不同颜色耗材的挤入量,实现了仅使用三原色耗材制造多颜色打印件的目的.该系统可以外挂于传统3D打印机上,适用于单色打印机的多色化改造,对全彩熔融3D打印机的研发有重要意义.     

应变仪自动校准装置的研制

应变仪是一种广泛应用于工程质量监测的重要传感器，主要用于大坝、桥梁等各种结构的应变测量。本文针对当前应变仪自动校准的实际需求，设计了一种基于高精度滚珠丝杠机构、检测平台、高精度光栅位移传感器、步进电机、数据采集卡和工控机的自动校准系统。通过计算机录入设定的一系列需要校准的应变数值，由此计算得到控制步进电机的脉冲数，计算机通过数据采集卡控制步进电机带动滚珠丝杆机构运动，同时检测平台和光栅位移传感器一起平动，光栅位移传感器将平台位置以脉冲的形式通过数据采集卡发送到计算机，从而实现应变的高精度闭环控制，再由软件分析得到标定方程与误差。该系统可以实现测量范围0～300mm的高精度校准，其中校准精度可达到10μm，核定负载能达到60kg，特别适用于计量检测等单位中应变仪的校准。     

用于激光测振的聚焦扫描系统

针对单点式激光测振仪在测量中的缺陷,本文提出了一种聚焦扫描的测量方式。利用三个步进电机实现对聚焦扫描的控制,其中一个电机控制透镜的移动实现变焦,另外两个电机控制平面镜转向实现光斑位置的移动。设计了聚焦扫描算法,通过实验验证了该方法的实用性。     

一种简易结构步进分幅式航空相机摆扫控制系统

步进分幅式成像是提高传统面阵CCD 航空相机工作覆盖范围的重要方法.本文介绍了一种简易结构的步进分幅式航空相机.相机采用步进电机开环控制实现摆扫过程,适用于对体积和重量要求严格的场合.文中着重介绍了一种基于正矢函数的高阶平滑步进电机运动曲线的设计及其在DSP 平台上的实现方法.实验表明,该运动控制方式有效地抑制了冲击和振动,避免了步进电机的丢步,重复性定位精度优于10″.系统结构简单,成本低,满足分幅式航空相机的要求.     

复合材料纤维铺放自动编程技术研究

纤维铺放是近年来发展最快、最有效的复合材料构件成形技术之一。结合所研制的纤维铺放设备,研究复合材料纤维铺放自动编程技术。在已知芯模曲面和纤维铺放路径的基础上,运用机器人学原理建立了纤维铺放机构各杆件坐标系,设计了空间机构运动学逆问题的简化求解算法,针对纤维铺放路径上的每个控制点,得到纤维铺放机构各运动关节位置和姿态。根据传动机构的组成,计算出各驱动步进电机的转角,从而生成纤维铺放机运动控制指令代码。基于CATIA开发平台CAA,开发了复合材料纤维铺放仿真软件模块。     

可调姿态一维运动平台

使用"大范围纳米测量机"进行扫描测量时,要求被测样品的空间姿态相对测量坐标系稳定,因此需要样品姿态小范围内动态可调。本文提供一种姿态可调的一维运动平台解决方案:利用四个压电陶瓷电机驱动空间上均布的四个丝杠,通过柔性连接器共同推动运动平台。压电陶瓷电机的协调运动可以实现运动平台的大范围升降运动及小范围姿态调整,其自保持能力可以减小驱动部件发热对纳米级测量的影响;四点过定位支撑利于简化控制模型,还可提高工作台的稳定性。     

空间向量变换在工业机器人智能引导上的应用

在某项目中为实现工业机器人自主调整位姿从而完成预定的测量,本文结合实例介绍了一种新型的末端执行器,提出了一种基于空间向量变换的智能引导的算法。该算法利用空间向量变换求出工业机器人在其工具坐标系下的旋转角度和运动距离从而为工业机器人完成自动测量提供智能引导。     

基于单片机的三相步进控制器设计

针对三相步进电机作为运动执行机构的特点,设计了步进电机脉冲输出控制器,应用普通的89C51单片机作为微处理器,在设计软件的支持下,可预制输入三相步进电机步进数,由单片机外围键盘电路,选择步进电机单步、正转或反转的三种不同供电方式工作,键盘电路的不同按键组合,选择不同的控制脉冲输出,经单片机I/O通道和有关外围电路,按输入的步进数输出三相步进脉冲,经前置放大后,输出驱动三相步进电机控制信号,为驱动三相步进电机功率放大电路提供了足够的输出电压.     

机器人控制系统的总体设计及硬件设计

目前，移动机器人具有很大的开发空间。无线控制成为移动机器人必不可少的控制方式。机器人的机械结构决定了移动机器人的功能，由此来确定合适的驱动系统。再利用强抗干扰能力的无线收发一体传输MODEM模块PrR2000芯片，通过机器人的单片机对机器人关节步进电机和驱动电机进行控制，实现了数据的无线传输，来控制机器人的运作。     

步进电机控制器的设计

本文介绍了基于FPGA的步进电机控制模块的设计,在分析步进电机的工作原理的基础上,给出了层次化设计方案与VHDL程序,并利用QuartusⅡ进行了仿真并给出了仿真结果。它以FPGA作为核心器件,极大地减少了外围元件的使用。同时,采用VHDL语言控制,可以根据步进电机的不同,改变模块程序的参数就可以实现不同型号步进电机的控制,有利于步进电机的广泛应用。     

机器人控制系统

目前,移动机器人具有很大的开发空间。无线控制成为移动机器人必不可少的控制方式。机器人的机械结构决定了移动机器人的功能,由此来确定合适的驱动系统。再利用强抗干扰能力的无线收发一体传输MODEM模块PTR2000芯片,通过机器人的单片机对机器人关节步进电机和驱动电机进行控制,实现了数据的无线传输,来控制机器人的运作。