组合秤的步进电机控制系统设计及远程监控技术研究

发布时间：2022-02-20 14:22

　　随着企业对生产效率要求的不断提升,传统定量称重设备在速度、精度方面已经不能满足日益发达的工业生产,因此对于高精度、高速度的多功能组合秤的研发是未来发展的必然趋势。步进电机系统作为组合秤的动作执行系统接受主控调度,其响应速度慢、稳定性不强等问题在很大程度上限制着组合包装的速度及合格率,除此之外组合秤中主控作为核心处理单元也存在运行效率低下,处理算法精度不高等问题。本文针对上述问题,在项目实际需求的基础上,对组合秤的步进电机控制系统进行了优化设计,并在此基础上为实现更加智能化、便利化的管理设计了远程监控系统以及人机交互界面。本文主要内容如下:首先,查阅相关文献,了解组合秤控制系统的发展状况,在深入理解组合秤的工作流程及原理的基础上,制定出组合秤步进电机控制系统及远程监控系统的详细优化方案。其次,根据总体优化方案,在模块化思想的指导下,充分考虑电气特性,完成了主控电路、步进电机驱动电路、电磁振荡电路、光电检测电路及远传电路等的硬件选型及设计。然后,根据具体功能需求,移植μCOS-II系统完成相应的任务划分,优化了主控系统逻辑组合算法,并实现了步进电机系统的分段控制及闭环反馈检测,之后对远程监... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 课题的背景
        1.1.2 课题的目的及意义
    1.2 组合秤国内外研究现状
    1.3 步进电机控制系统研究现状
    1.4 课题研究的主要内容方向
    1.5 本章小结
第二章 组合秤的步进电机控制系统方案设计
    2.1 组合秤的介绍
        2.1.1 组合秤的基本结构及工作流程
        2.1.2 组合秤的工作原理
    2.2 组合秤的优化需求分析及改进方法
    2.3 组合秤的总体优化方案设计
        2.3.1 步进电机控制系统方案设计
        2.3.2 远程监控系统方案设计
    2.4 控制系统主要器件的分析与选型
        2.4.1 控制单片机的分析与选择
        2.4.2 步进电机的分析与选择
        2.4.3 远传方式的分析与选择
    2.5 本章小结
第三章 组合秤的步进电机控制系统硬件设计
    3.1 主控系统硬件设计
        3.1.1 主控微处理器电路设计
        3.1.2 存储电路设计
        3.1.3 隔离保护电路设计
    3.2 步进电机系统硬件设计
        3.2.1 步进电机微处理器电路设计
        3.2.2 步进电机驱动电路设计
        3.2.3 电磁振荡电路设计
        3.2.4 光电检测电路设计
        3.2.5 拨码开关电路设计
    3.3 远程监控单元硬件设计
    3.4 系统电源硬件设计
        3.4.1 主控系统电源电路设计
        3.4.2 步进电机系统电源电路设计
        3.4.3 远程监控系统电源电路设计
    3.5 系统通讯硬件设计
    3.6 本章小结
第四章 组合秤的步进电机控制系统软件设计
    4.1 软件开发环境的介绍
    4.2 主控系统软件设计
        4.2.1 系统的任务划分及主程序设计
        4.2.2 理论组合斗数的优化
        4.2.3 组合称重逻辑的设计
        4.2.4 二次组合称重及补料策略的设计
    4.3 步进电机系统软件设计
        4.3.1 步进电机闭环反馈的精确控制
        4.3.2 电磁振荡器振动幅度的控制
        4.3.3 功能协议的制定
    4.4 远程监控单元软件设计
        4.4.1 远程监控程序设计
        4.4.2 心跳包机制
        4.4.3 数据远传协议的制定
    4.5 人机交互界面软件设计
        4.5.1 实时数据库的设计
        4.5.2 用户窗口的设计
        4.5.3 设备窗口的设计
    4.6 本章小结
第五章 步进电机控制系统优化算法研究及仿真分析
    5.1 步进电机数学模型的建立
    5.2 基于RBF神经网络的PID控制策略的研究
        5.2.1 RBF神经网络模型
        5.2.2 基于RBF神经网络PID控制器的设计
        5.2.3 RBF-PID自适应控制的改进
        5.2.4 RBF-PID自适应控制的实现方式
    5.3 仿真结果及分析
    5.4 本章小结
第六章 组合秤优化控制系统的实现以及性能验证
    6.1 优化系统的实现
        6.1.1 各个模块电路的实现
        6.1.2 人机交互界面的实现
    6.2 远程监控系统的验证
        6.2.1 远程监控单元的传输功能验证
        6.2.2 远程监控终端的管理验证
    6.3 组合秤性能分析验证
        6.3.1 步进电机运行性能的验证
        6.3.2 组合秤整体运行性能的验证
    6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32和TMC5160的步进电机控制系统[J]. 张婧,樊艳艳,李勇.  仪器仪表用户. 2020(02)
[2]步进电机细分驱动控制系统设计与实现[J]. 伍艳雄,黄勇,高林,易金桥,孙先波,梁树先,叶建聪.  湖北民族学院学报(自然科学版). 2019(04)
[3]电离总剂量效应对浮栅型Flash存储器擦写耐久与数据保持特性的影响研究[J]. 刘岐,沈鸣杰,董艺.  航天器环境工程. 2019(03)
[4]多功能组合秤控制系统设计及优化算法研究[J]. 安世奇,孙瑞.  电子测量技术. 2019(07)
[5]解决不均匀食品的定量包装填充技术问题的设计方法[J]. 阮宇.  现代制造技术与装备. 2018(05)
[6]基于单片机的步进电机控制[J]. 郭豪,赵树忠.  机械工程与自动化. 2018(01)
[7]步进电机控制系统建模及加减速曲线优化[J]. 王邦继,刘庆想,周磊,卜朗,李相强,张健穹.  电机与控制学报. 2018(01)
[8]组合称量思想在单包装件组合计量上的应用[J]. 王雪丹,钱静.  包装工程. 2017(01)
[9]步进电机控制系统的设计及应用[J]. 马文斌,杨延竹,洪运.  电子技术应用. 2015(11)
[10]组合秤下料机构自适应控制[J]. 朱鹏飞,黄松和,冷东.  包装工程. 2015(09)

硕士论文
[1]中阶梯光栅效率检测控制系统实现及其精度优化[D]. 倪威.长春工业大学 2019
[2]基于RBF-PID控制的智能组合秤的优化[D]. 李丹.郑州大学 2019
[3]多功能组合秤控制系统设计及优化算法研究[D]. 孙瑞.青岛科技大学 2019
[4]基于RBF神经网络的永磁同步电机控制系统[D]. 邵文强.哈尔滨理工大学 2019
[5]空气压缩机智能控制器的研发及远程监控技术研究[D]. 荆志仁.青岛科技大学 2018
[6]高频焊机控制器及其远程监控技术的开发与研究[D]. 徐志涛.青岛科技大学 2018
[7]3D打印用步进电机控制系统的研究[D]. 孙小琴.哈尔滨工程大学 2018
[8]手持自动注射器步进电机控制系统研究[D]. 林辉辉.浙江大学 2018
[9]微量注射泵驱动控制系统研究[D]. 王梅花.安徽理工大学 2017
[10]组合秤控制系统的研究与设计[D]. 祝智慧.大连工业大学 2017



本文编号：3635228