基于单片机STC12C5A60S2的电磁控制运动装置初探

随着我国社会经济的全面发展,电磁控制已经逐渐取代人工控制,为人们的生活提供了极大的便利。设计受到钟摆原理启发,通过单片机STC12C5A60S2做主控模块,控制电磁铁电流强弱来实现摆杆的起摆和来回摆动,通过采集三角加速度传感器MMA8451的角度信号,以此作为反馈信号来改变电磁铁的电流大小及方向,从而实现摆杆在指定周期和指定幅度连续摆动。同时可以实现键盘控制起停、SYN6288语音播报、数据显示、声光报警功能。     

自由摆平板控制系统的分析与设计

文章给出了一个基于自由摆的平板控制系统的设计与构建,系统以STC12C5A16S2型单片机为控制核心,经角度传感器MMA7455、直接数字式频率合成器(DDS)、混合式步进电机42BYGH4417及必要的外围驱动电路,实现平板随着摆杆的摆动而旋转,平板上的8枚硬币随摆杆摆动不滑落,平板上的激光笔在15s内照射到指定的中心线位置。     

基于STC89C52的电磁控制运动装置

为了利用电磁控制实现摆杆按指定角度和周期运动,采用STC89C52单片机为主控芯片,ADXL345数字式3轴角度传感器实时检测摆杆角度,自适应算法算出摆杆摆动所需的时间,L298N驱动芯片在PWM脉冲信号控制下驱动电磁铁;LCD12864液晶显示屏显示预设参数。测试结果表明,摆动摆角绝对误差≤1°,最大启动响应时间≤9 s;最大停止响应时间≤10 s。     

基于单片机的电磁控制运动装置

电磁控制运动装置是一种单摆式的运动装置,由电磁控制部分和摆杆部分组成。其电磁控制部分由电源模块、线圈驱动模块、控制模块、按键模块、显示模块、摆动模块等组成,核心元件是8位的STC12C5A60S2单片机,通过单片机控制摆杆的角度和周期。     

基于STC89C52的简易倒立摆控制装置设计

以全国大学生电子设计竞赛为背景,通过分析简易旋转倒立摆及控制装置系统的任务和基本要求,设计制作了基于单片机为主控芯片的倒立摆控制系统,利用光电编码器传回来的反馈信号采用PID控制调节,并发出控制信号驱动直流电机,实现调速控制。该装置可以使旋转臂适时适当的摆动,准确地让摆杆在短时间内达到题目所需的要求。     

倒立摆系统的鲁棒H_∞加权混合控制

为了建立控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台,研究了存在结构参数不确定性和具有干扰信号的倒立摆系统。首先将该系统分解为摆杆控制系统和小车控制系统。摆杆控制系统采用T S模糊模型来描述,利用系统的不确定性把系统表示成不确定系统的形式,采用鲁棒H_∞控制策略及LMI优化算法解算出反馈值,并设计出全局渐进稳定的模糊模型;小车控制系统则采用对位置误差和小车速度进行模糊化计算的方法,再利用模糊控制器进行处理计算,并最终得出控制量。最后再对两个系统进行加权混合控制。对倒立摆系统进行外加干扰信号、给定平移指令以及参数摄动等实验时,系统均可以在0.4 s的时间内取得良好的控制效果。实验结果表明:提出的加权控制方法具有较强的鲁棒稳定性和良好的抗干扰性能,验证了该方法的有效性。     

双光纤光栅实现温度不敏感的二维倾斜角传感器

提出并研究了一种新颖的钟摆式光纤光栅(FBG)二维倾斜角传感器,其摆杆顶端采用圆锥结构,两个FBG沿着母线方向并间隔四分之一圆周粘贴在圆锥表面,摆杆下端固定一定质量的重物.在倾斜角发生变化时,圆锥表面产生的沿着母线方向梯度分布的应变场使FBG产生啁啾效应.利用功率谱平坦的宽带光源,通过监测两个FBG的反射光强变化,可实...     

基于电磁控制的周期运动装置设计

本系统以单摆为控制对象,通过电磁控制方式,设计电路实现对周期性运动装置的运动幅度(摆角)和周期(频度)的控制。控制核心采用ATMEL公司的ATmega16A,电磁线圈驱动器采用L298,角度检测采用MMA7455重力加速度传感器,显示采用LCD12864。通过PWM来控制线圈电流大小调节磁场强度,从而实现单摆摆动摆角和周期的控制。     

多杆机构复合摆动轨迹抛光方法对光学元件中频误差的抑制

针对高功率激光系统中传统小工具抛光方式带来的较大中频误差影响高功率激光系统稳定性和可靠性的问题,提出了基于简谐运动的复合摆动轨迹抛光方法,并建立了数控多杆机构复合摆动轨迹抛光系统;根据小工具抛光基本原理可知,规则、有序的平转运动轨迹是引入中频误差的重要原因之一。为了提高生成去除函数轨迹的复杂性,提出了基于复合摆动轨迹的去除函数模型,研究了复合摆动轨迹抛光的基本过程和离散化计算方法;选择合适的工艺参数和去除函数轨迹,进行了基于复合摆动轨迹的去除函数与基于传统平转运动的去除函数的对比加工实验。结果表明:通过干涉仪测量可知,复合摆动轨迹加工方法得到的面形干涉条纹比平转运动的更光顺,且无毛刺;在50 mm×50 mm范围内,复合摆动轨迹加工面形的功率谱密度曲线低于平转运动的功率谱密度曲线,整体加工效果优于传统平转运动;基于复合摆动轨迹的数控多杆抛光系统相对于传统平转工艺能有效抑制中频误差。     

旋转倒立摆及控制装置

本系统以TI公司的MSP430F168IPM单片机做为整个系统的控制核心,采用飞思卡尔E6A2-CWZ3C编码器作为主要测量模块来对摆杆的角度和位置进行精确测量;通过PID算法对电机进行有效控制;驱动部分采用大功率H桥电机驱动模块,实现对电机更强的驱动能力;采用4*4矩阵键盘作为模式选择开关,以实现题目中不同部分的要求。12864液晶模块实时显示编码器采集的各项数据,整个系统以5V和12V直流电源供电且运行良好,基本部分和发挥部分全部达标,另外还可完成使摆杆在160°位置自动恢复倒立状态,液晶显示单摆摆动时间和15g重物干扰保持倒立不变状态等额外功能。     

大气成分临边探测光谱仪摆镜控制系统设计

星载大气成分临边探测光谱仪在采集高度方向上光信息时需要借助反射镜的反射, 为满足光谱仪扫描需求, 设计了一款扫描摆镜驱动控制系统, 并在地面模拟验证了扫描方向上的光谱数据采集。设计的驱动控制系统基于 STM32 微控制器, 采用 DRV8833C 电机驱动电路和闭环数字 PID 调节器, 利用有限转角直流无刷力矩电机作为光谱 仪摆镜控制系统的执行机构, 并使用 18 位单圈绝对值光电编码器作为位置传感器。进而搭建了摆镜控制系统和试验 平台, 利用光电自准直仪对摆镜系统性能进行试验验证, 测试了系统的指向精度。结果显示平均指向精度小于 12.15′′ , 最大偏差小于 19.6′′ , 最小偏差小于 7.46′′ , 满足工程预研阶段的主要指标要求。     

一种非隔离型LED照明恒流驱动芯片设计

实现了一种具有超高电压输入、高精度、大调光范围、低成本的非隔离型LED恒流驱动芯片。芯片采用外接高压三极管的电压调整结构以及高精度基准电压源,以PWM峰值电流控制方式实现了高精度、高一致性的电流输出。芯片采用18 V耐压的工艺流片,实现输入电压范围从10 V达到450 V变化,电能转换效率高达92%,驱动电流可从几毫安到超过1 A间设定,电流精度和一致性可达1.5%。     

小角度摆动扫描控制系统的分析与实现

激光测距仪对摆动扫描控制系统提出了特殊的要求(摆动幅度为±0.125°,摆动频率为2～8 Hz)。在对系统进行建模与仿真分析的基础上,针对其中存在光栅码盘位置检测精度低、电机驱动电流小、易受外界干扰等问题,提出了一种新的工程实现方法。首先采用有限转角无刷直流力矩电机作为执行元件和挠性枢轴连接,可以减小力矩波动和机械摩擦;然后通过电学细分的方法提高光栅的分辨率;最后采用电流反馈和速度反馈相结合的PID控制策略提高系统的性能。试验结果表明：此方法可以满足摆动扫描控制系统对低转速、小角度、高精度控制的要求。     

基于GaN HEMT工艺的高功率宽带6 bit数字移相器

基于GaN HEMT工艺研制了一款8～12.5 GHz宽带6 bit数字移相器.通过采用优化的宽带拓扑和集总元件,以及在片上集成GaN并行驱动器,提高了移相精度,缩小了芯片的尺寸,减少了控制端数量.测试结果表明,在8～12.5 GHz频带内,全部64个移相状态下,插入损耗小于11 dB,输入回波损耗小于-14 dB,输出回波损耗小于-16 dB,移相均方根误差小于1.8°,幅度变化均方根误差小于0.5 dB.在8 GHz频率下,1 dB压缩点输入功率高达33 dBm.芯片尺寸为5.05 mm×2.00 mm×0.08 mm.     

激光对准快速反射镜控制系统的设计

为了校正激光发射设备中激光对准光路的偏差,设计了一种激光对准快速反射镜控制系统。采用步进电机作为驱动,控制快速反射镜在互相垂直的两个方向进行运动,校正激光光路的偏差,达到了精确控制激光光路的目的。对激光对准快速反射镜的工作原理和设计过程进行了详细阐述,并利用对准控制机箱等硬件设备对软硬件设计进行了实验验证,取得了较好的实验数据。结果表明,快速反射镜控制系统在小角度工作范围内方位误差和俯仰误差均方根都小于1,即控制精度小于1。该系统能够很好地控制快速反射镜进行2维运动,软件设计和硬件设计都是正确可靠的,能够满足激光对准控制系统精确控制激光光路的要求。     

基于模糊PID的温度控制系统

详细介绍了一种基于单片机模糊PID算法的数字温度控制系统,该系统硬件主要由单片机、温度检测、人机接口、加热丝、PWM（脉宽调制）移相触发等构成。通过软件编程实现模糊逻辑控制,模糊PID控制器以温度偏差和偏差变化作为输入,以△KP,△KI,△KD作为输出,整个系统通过自动调整PID的参数KP、KI、KD使PID控制器能够通过改变输出的PWM脉冲来控制执行机构使系统保持预定温度。对温度控制系统进行了多次实验测试,实验结果表明此温控系统在较大的温度范围内具有响应快、精确度高的特点。     

状态观测器在航空相机中的应用

为了提高航空相机在摆扫方向上的成像分辨率,提出了一种基于状态观测器的加速度反馈控制方法,并对该方法的相位特性以及鲁棒性进行分析研究。首先,对镜筒角速度的测量元件光纤陀螺进行参数标定,采用频域法建立俯角控制系统的数学模型。其次,设计镜筒角加速度状态观测器,并提出了将状态观测器和牛顿预测器相结合的方法,解决了估计算法的相位滞后问题,进一步提高了估计角加速度的响应频带。最后,通过将观测到的角加速度信息构成加速度反馈控制系统,并且应用于某型长焦距倾斜CCD相机的俯角速度控制系统中。实验结果表明:基于状态观测器的加速度反馈控制方法能够显著地提高俯角控制系统的动态响应特性以及稳态精度。当俯角控制系统受到阶跃型的外界扰动时,镜筒的角速度出现了宽度为0.2 s的脉冲型波动,且幅值仅为采用超前-滞后控制方法的1/2。本文所述的控制方法具有较强的鲁棒性,适于工程应用。     

二维耦合光学摆镜伺服控制系统

二维耦合光学摆镜是扫描式星载红外光学系统的关键运动部件,其运动特性对伺服系统提出了高精度位置控制与运动解耦的特殊要求。在建模与仿真分析的基础上,提出了一种新的耦合偏移补偿与分割步进的解耦策略,采用位置环与速度环双闭环的PID控制算法,使用有限转角力矩电机和高精度旋转变压器作为执行与测量元件,以DSP为核心构建了二维耦合光学摆镜伺服控制系统。实验结果表明:该方法设计的控制系统二维运动解耦正确,控制精度高,响应时间短,动态特性好且超调小,可广泛应用于高精度摆动扫描控制系统的研究领域,具有很好的工程应用前景。     

基于MSP432的高精度质检秤设计

针对当前粮食储备行业中高精度质检秤测量电路硬件电路复杂、成本过高的问题,设计了一种基于MSP432单片机的高精度质检秤的设计方法。系统采用德州仪器公司最新的MSP432作为主控芯片,主要通过在MSP432单片机中实现数字锁相放大器来提高电子秤的测量精度。整个系统只采用了较少的放大、滤波模拟电路设计,多采用数字信号处理的方法来代替模拟电路设计。系统具有1~500 g的测量范围,在整个测量范围内系统的测量精度可达到0.1 g。此外,系统提出的在MSP432上实现的数字锁相放大器方法,在精密测量方面具有极高的参考性,适当改进算法就可以应用在温度、电阻、压力等测量电路中。