双变量串级PID板球控制系统的设计与实现

传统单级比例积分微分(proportional-integral-derivative control,PID)控制只适用于单一变量的简单线性对象,不适用于板球系统这种复杂的多变量、非线性系统.基于对板球系统物理模型研究,提出一种基于串级PID的板球控制系统,小球的位置和速度同时作为反馈量,实现对两个变量的同时控制,并设计了板球系统硬件结构,进行了实际验证.测试表明,所提出的板球控制系统调节时间短、超调量小、误差小,且有一定的抗干扰能力.     

直线脉冲电机(LPM)驱动控制系统的研究

以日本神钢电机株式会社生产的两相混合式直线脉冲电机SLPMU-025A为样机,对直线脉冲电机的驱动控制系统进行了研究;以AT89C51单片机作为控制器,采用专用的恒流细分驱动器,设计制作了驱动控制装置,该装置具备了对样机启停、正反向调速、定位等控制及记录和显示的功能。运行试验表明,该系统性能稳定,结构简单,调试方便,可作为对直线脉冲电机本体进一步研发的配套设备。     

多轴运动的数字控制新技术

针对模拟器对系统实时性和同步性要求苛刻等特点,本文以电动六自由度运动平台为例,采用数控技术用工业级计算机IPC和数字信号处理器DSP作为六自由度运动平台的控制器,设计了基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)来作为六自由度运动平台多轴运行控制系统的硬件平台,同时采用Visual C#.NET作为软件开发平台,满足了模拟器六自由度运动平台实时性控制的要求.     

基于自由摆的定位系统的设计与研究

介绍了一种基于自由摆的实时定点指向系统的设计及实现,主要由机械装置、角度传感器模块、CPU主控器和电机驱动模块四大部分组成。本系统将角度传感器获得的角度变化信息送到CPU主控器中,通过主控芯片控制步进电机,实现定位功能。与此同时,将输出的信号再次采集,采用PID算法,实现对锁定装置的进一步调整,使得本系统达到了一定实时定位的准确性。     

板球系统的模糊自适应控制方法

针对板球系统模型复杂、控制算法复杂度高的问题,采用理论分析和实验的方法,推导并设计一种基于变论域模糊控制算法来对板球控制系统平台进行控制,实现了球体按照指定信号进行跟踪运动.研究结果表明:所设计的控制策略不仅能够提高控制算法的执行效率和降低功耗,同时也能够改善控制系统各个性能指标的动态品质因素.研究结论初步突破了对传统控制方法设计过程的认识,也有助于寻求最优闭环控制系统品质的有效控制途径.     

智能电动玩具小汽车的控制

本文介绍了智能电动玩具小汽车控制系统的硬件电路以及软件算法设计。控制系统的硬件部分主要包括传感器、控制器、功率放大和电机驱动模块。传感器采用反射式红外开关管,控制器使用8位MCS51系列单片机89C51,驱动模块采用TTL电平直接控制的L298驱动直流电机。软件主要是PWM算法和电机制动。     

基于直线电机的经编机横移控制系统设计

本文以三相永磁无刷直流直线电机及驱动控制系统为主要研究对象,采用数字信号处理器(DSP)为控制核心对经编机横移机构进行实用设计.文中给出了系统的总体设计方案,阐述了该系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法.另外,文中还对各硬件模块(直线电机驱动电路、位置检测电路、电流检测等)电路设计以及各软件模块进行了详细的分析.     

基于STC89C51单片机的避障移动机器人的设计与实现

设计一种避障移动机器人,该机器人以STC89C51单片机作为控制核心,通过两个四相六线步进电机控制转动,并由L293D专用电机驱动芯片驱动.避障模块采用四对反射式红外传感器检测障碍物位置,单片机控制系统通过PID控制算法对采集的信号进行处理,语音模块选用ISD1420语音芯片进行报警.实验结果表明,该系统性能稳定,机器人能智能避障和自动语音报警.     

智能小车运动控制研究

智能小车运动控制系统由核心控制模块、小车平台、供电模块、速度检测模块、循迹防跌模块、红外防撞车模块等部分组成.其中核心控制模块,采用SST89E516RD2单片机,实现总体控制和逻辑处理等功能;小车平台采用半成品的小车平台,包括底盘、轮子、减速电机等部分,提供了智能小车的基本平台;速度检测模块和循迹防跌模块采用红外收发对管,可实现小车轮速的检测、检测道路标志和保证小车不能跌出平台边界;红外防撞车模块采用红外接近开关,输出高低电平信号,指示前方是否有小车;供电模块采用3节3.6V锂电池,后接采用芯片MC34063的降压电路,为小车提供稳定电源;人机接口模块由若干指示灯组成,可实现小车运行状态的显示、报警提示等功能.     

基于VC++与PMAC的机器人控制软件的开发

以IPC+DSP作为六自由度工业机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(ProgrammableMulti-Axis Controller)的开放式机器人控制系统.采用Visual C++编制控制程序,将机器人系统中管理、控制功能的实现分为若干个模块,负责底层伺服驱动的函数利用PMAC运动语言编写,可直接调用.整个控制软件能完成数据及运动状态显示、伺服驱动、机器人路径规划及定位等任务.实践证明该机器人控制系统运行平稳.     

自动搬运智能小车智能控制系统研究

采用单片机STC12C5AS32最小系统作为小车的智能控制系统。通过红外发射接收探头检测到物体,通过机械手将物体拾起,然后再通过红外发射接收探头检测路面寻迹线,使小车逐一将物体按预定轨道放入库房内,并通过液晶显示来实现时间显示。系统共分为:单片机最小系统模块、舵机驱动模块、步进电机驱动模块、液晶显示模块、转向模块、声音模块来实现智能小车的控制。     

精密机械系统综合实验装置的研制

针对高校机械类专业精密机械系统相关课程的实验教学需要,以"直线位移精密工作台"为基础,研制了精密机械系统综合实验装置。该综合实验装置不仅可以完成精密传动、精密运动测量和电机驱动等单独实验,也可以完成体现光机电一体化综合知识的精密运动控制实验。该实验平台采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)光栅位移测量装置以及计算机控制系统,可以让学生在已有实验平台上进行主动设计,完成精密运动测量和运动控制实验,从而培养学生的动手能力和创新能力。     

电磁驱动二维精密平面运动平台设计与控制

针对由多个单自由度累加而成的多自由度平台存在误差累积精度难提高的局限性,提出一种基于直线电机驱动的X-Y二维平面运动平台。利用1对正交布置的直线轴承进行平面运动解耦,实现二维平面运动;基于直线电机的力学模型,推导平台的基本控制模型;基于平台的非线性阻力,提出一种具有非线性阻尼前馈补偿的PI控制器。研究结果表明:在全行程(19 mm)运动过程中,平台在实现平面运动的同时,达到厘米级运动行程和亚微米级运动精度,验证了平台的可靠性和控制器的有效性。     

基于DSP的伺服控制系统在非球面检测平台上的研究

根据高精度非球面表面检测的要求,提出一种用于微纳精度测量的非球面检测平台伺服控制系统.系统基于高性能数字信号处理器(以下简称DSP)芯片控制技术,采用德州仪器(Ti)公司的TMS320F2812运动控制开发板对三轴伺服电机进行实时控制.系统硬件上设计了DSP外围驱动电路,实现了对交流伺服系统的控制.反馈电路采用模块化设计,完成了对电机编码器和直线光栅尺输出信号的采集.在Windows操作系统下,用CCS2.0开发工具完成了DSP芯片软件上编程,包括数字比例-积分-微分(以下简称PID)算法,数字测速M/T法等,简化了外围硬件设计.系统具有完整的DSP芯片的运动函数编程以及硬件模块的扩展功能.最后通过实验在双轴工作平台上进行定位分析和稳定性仿真,系统达到较高的位置控制.     

音圈电机驱动的柔性定位平台设计与控制

设计了一种二自由度柔性微定位平台,该平台主要由音圈电机和柔性铰链机构等组成.采用直角柔性铰链组成的双平行四杆机构对称安置,以实现平台的大行程和运动解耦,工作行程可达2,mm以上,定位精度可达纳米级.设计空间支撑机构保证其承载能力.对微定位平台进行了结构设计和承载能力等特性分析.考虑到该定位平台动态行为的特点,采用遗传算法优化的BP神经网络组合辨识方法对系统模型进行了辨识,克服了神经网络对复杂系统动态行为辨识存在的缺陷.基于神经网络PID复合逆控制方法对微定位平台进行控制,通过实验对辨识和控制方法进行了验证,结果表明遗传算法优化的神经网络辨识方法与神经网络PID复合逆控制方法适用于该音圈电机驱动的柔性微定位平台系统的实际应用.     

智能管家机器人家电控制系统设计

介绍了智能管家机器人家电控制系统的设计.该控制系统主要包括主控平台设计、红外信号的收发、手机控制家电3部分.主控平台将红外信息通过WiFi存储到云服务器,手机借助APP调取云服务器存储的红外信息,通过WiFi模块传送回主控平台,主控平台解码信息并通过红外二极管发送红外信号,以达到控制家电的目的.测试结果表明,系统运行正常,满足设计要求.     

直线脉冲电机的闭环控制系统

介绍了一种直线脉冲电机微机控制系统,根据直线脉冲电机的特性和控制要求,采用89C52单片机进行闭环控制和最佳控制,并通过硬件和软件设计,实现对直线脉冲电机的精确定位与调速。     

基于视觉检测板球系统的变论域模糊控制研究

板球系统作为一个典型的多变量、非线性控制对象,适用于检测各种控制方案,具有学术和实用研究价值.以板球系统为对象,以小球的定位为控制目标,采用LQR方法建立状态观测器,并设计变论域模糊控制器进行控制.实时控制的实验表明,该方法能使系统达到全局渐进稳定,切实有效,与LQR方法、模糊PID控制方法相比,控制精度较高,控制时间更短,具有较强的抗干扰性和鲁棒性.     

永磁三自由度电机的运动学分析与动力学联合仿真

为了解决三维空间中多自由度电机传动精度较低、运动控制较差等问题,在刚性体机械系统下,基于复杂机械系统强耦合、非线性的特点,设计了一种可联动控制的三自由度电机。采用电机自转运动控制策略,分析了电机自转运行时的应力分布和形变程度,建立了混合驱动式电机的动力学模型,施加3个轴向转矩作为驱动力,规划了电机基于混合驱动式的三自由度运动,搭建并设计了机控一体化电机的动力学联合仿真接口。结果表明:通过激活有效阶模态,对刚柔耦合系统下的电机结构进行优化,可得到较小的偏心位移;多自由度电机的智能控制方案可自由设计被控对象的参数变化,降低了扰动的灵敏性,使控制系统具有较好的鲁棒性。结合三自由度电机的动力学数学模型来搭建基于滑模控制系统的联合仿真平台,可实现电机3个轴向角速度的轨迹跟踪,且在整个动力学联合仿真时段内均可实现跟踪效果,为后续实物样机的制造和测试提供了理论依据。     

基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

为了改善直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,使电机稳定运行,基于预测控制理论,设计了适用于直线电机速度环控制的动态矩阵控制器,将传统的直线电机三闭环控制系统中的速度环PID控制器替换为动态矩阵控制器,并分别搭建基于PID速度控制器和动态矩阵速度控制器的永磁同步直线电机三闭环仿真模型,在此基础上给控制系统施加阶跃信号,并进行突加负载和突减负载的仿真,将2种控制器控制下的系统响应结果进行对比。仿真结果表明,当速度环采用动态矩阵控制后电机的响应速度更快,超调更小,使电机速度更快达到稳定。改进后的速度环控制器提高了直线电机控制系统的鲁棒性,改善了直线电机的动态响应性能,提高了控制系统的抗扰动能力,有利于电机在负载变化较大的情况下运行。