基于STM32F407的牵引机控制器的设计
发布时间：2021-03-25 10:05
牵引机是用于220kV以上高压输电线路施工中必不可少的工程机械。国内对于牵引机的自动化和网络化研究比较少,水平较低。本文针对电力施工企业的牵引机改造需求,对牵引机控制系统进行了深入研究,研发了一种基于STM32F407的牵引机控制器。论文主要完成如下内容:首先,分析牵引机液压系统的相关技术性能指标,建立发动机、单体液压泵和液压马达容积调速的数学模型,确定串级PID控制策略;并且在Matlab/Simulink中建立了相关模型,模拟对发动机转速与比例阀倾角的控制,进而实现对液压马达转速的调节。其次,分析牵引机尾架卷线系统的工作原理,推导排线器左右移动速度的数学公式,确定增量式PI控制策略,并完成相关测试。然后,搭建以STM32F407ZGT6为主控芯片的牵引机控制系统硬件平台,并设计软件程序。硬件可分为主控制器模块、数据采集模块、数字IO输出模块和通信与存储模块等;软件程序主要包括数据采集、通信与存储、牵引系统控制、尾架卷线系统控制,并设计触摸屏人机交互界面。最后,完成整个控制系统的软硬件现场调试,完成各模块的校对与相关功能测试,并且对样机进行现场单机牵引实验与多机组网空载实验,记录相关...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
牵引机的组成结构
排线装置是控制钢丝绳在钢丝绳盘上均匀排列的关键装置。排线装置由排线器、排线丝杆和铁质遮挡器构成。排线丝杆内嵌螺纹，旋转一周，排线器向左或向右移动一个导程的距离（约 0.01m）；排线丝杆的转速可以由编码器测得，进而计算出排线器的左右移动速度。施工时，应控制排线器左右移动的速度自动跟随钢丝绳缠绕的速度；当排线器移动到左右两端时，需要利用接近开关进行换向。（6）液压系统牵引机的液压系统采用闭式回路设计，主要由液压泵、液压马达、比例阀组成，其输出结构是多负载并联的，其中负载主要包括牵引系统、尾架卷线系统和钢丝绳盘等。牵引机利用发动机产生的输出动力，带动液压泵产生高压液压油，然后通过高压管输送到液压马达，液压马达通过花键轴带动减速器、制动器转动，在减速器的降速增矩的作用下，进而带动牵引卷筒、钢丝绳盘等转动，从而实现牵引机的功率输出[11]。牵引机的液压系统主要组成结构如图 2.2—图 2.3 所示。发动机减速器
图 2.3 尾架卷线系统的主要液压结构Fig. 2.3 Main hydraulic structure of tailstock winding system2.1.2 牵引机控制器的系统功能牵引机控制器从功能上实现牵引系统的牵引速度控制、尾架卷线系统的控制、牵引机的参数监控及报警、无线通信、继电器控制电磁阀等。每一部分都是一个独立的小系统，本文通过主控制器把每个小系统连接起来，组成一个多控制量输入、多控制量输出的控制系统[12]。控制器通过采集变量泵的工作压力、编码器、接近开关、发动机参数等相关信号，结合触摸屏的初始参数设定，并且控制比例阀、发动机转速、电磁阀等执行器件，来完成整个牵引机系统的控制。牵引机控制器需要完成的功能主要由以下几个方面组成：（1）开机自检，确定牵引机以及控制器能否达到施工要求；（2）控制发动机转速、比例阀倾角，来控制牵引卷筒的转速；（3）通过控制排线器的左右移动速度，让钢丝绳均匀排列在钢丝绳盘上；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SIM900A的工程车辆远程监控系统[J]. 林砺宗,徐俊锋,翟俊忠. 仪表技术与传感器. 2018(02)
[2]串级控制系统闭环辨识及PID参数整定[J]. 林巍,王亚刚. 控制工程. 2018(01)
[3]基于STM32的新型信号发生器设计[J]. 姜建国,王梦谦,王海星. 化工自动化及仪表. 2017(03)
[4]基于SIM800C的GPRS数据传输系统设计[J]. 韩进,马双. 电子产品世界. 2016(11)
[5]基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统研究[J]. 王杰. 通信电源技术. 2016(04)
[6]基于Modbus协议的STM32与触摸屏通讯的实现[J]. 林填达,张泉宏,曾敏,胡小芳. 自动化与仪表. 2015(08)
[7]STM32的FatFS在数据采集系统中的应用[J]. 秦伟. 单片机与嵌入式系统应用. 2015(06)
[8]基于STM32的在应用编程（IAP）开发[J]. 雷卫延,敖振浪,周钦强. 电子测量技术. 2015(05)
[9]基于STM32的四旋翼飞行姿态串级控制[J]. 贾峰,孙曼,秦磊. 科学技术与工程. 2015(06)
[10]基于RS485/Modbus皮带跑偏检测传感网络的研究与实现[J]. 朱亮,李东波,李妍,赵闰,袁延强. 中国农机化学报. 2014(04)
博士论文
[1]负载口独立控制可编程阀及其在智能挖掘机控制中的应用[D]. 王双.浙江大学 2017
硕士论文
[1]基于STM32的CAN总线通信节点设计[D]. 殷广辉.吉林大学 2017
[2]基于单片机的多参数无线测量系统研究[D]. 刘卫洁.北京交通大学 2017
[3]基于STM32的混合动力推土机远程监控系统的研发[D]. 和艺博.山东大学 2017
[4]基于模糊控制算法的窗帘智能控制器设计[D]. 余康克.东华大学 2017
[5]基于DSPIC30F6011A与触摸屏的钩舌自动堆焊控制系统设计[D]. 张芹.西南交通大学 2017
[6]基于STM32的工程车辆远程监控系统[D]. 徐俊锋.华东理工大学 2017
[7]基于移动通信技术的图像监测系统设计与实现[D]. 葛斌.南京邮电大学 2016
[8]SAQ-250牵引机遥控器的设计研究[D]. 李愿明.华南理工大学 2016
[9]基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计与实现[D]. 乌仁别丽克.东华大学 2016
[10]基于STM32单片机的太阳能电池测试系统研究[D]. 刘勇为.华中科技大学 2016
本文编号：3099509
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
牵引机的组成结构
排线装置是控制钢丝绳在钢丝绳盘上均匀排列的关键装置。排线装置由排线器、排线丝杆和铁质遮挡器构成。排线丝杆内嵌螺纹，旋转一周，排线器向左或向右移动一个导程的距离（约 0.01m）；排线丝杆的转速可以由编码器测得，进而计算出排线器的左右移动速度。施工时，应控制排线器左右移动的速度自动跟随钢丝绳缠绕的速度；当排线器移动到左右两端时，需要利用接近开关进行换向。（6）液压系统牵引机的液压系统采用闭式回路设计，主要由液压泵、液压马达、比例阀组成，其输出结构是多负载并联的，其中负载主要包括牵引系统、尾架卷线系统和钢丝绳盘等。牵引机利用发动机产生的输出动力，带动液压泵产生高压液压油，然后通过高压管输送到液压马达，液压马达通过花键轴带动减速器、制动器转动，在减速器的降速增矩的作用下，进而带动牵引卷筒、钢丝绳盘等转动，从而实现牵引机的功率输出[11]。牵引机的液压系统主要组成结构如图 2.2—图 2.3 所示。发动机减速器
图 2.3 尾架卷线系统的主要液压结构Fig. 2.3 Main hydraulic structure of tailstock winding system2.1.2 牵引机控制器的系统功能牵引机控制器从功能上实现牵引系统的牵引速度控制、尾架卷线系统的控制、牵引机的参数监控及报警、无线通信、继电器控制电磁阀等。每一部分都是一个独立的小系统，本文通过主控制器把每个小系统连接起来，组成一个多控制量输入、多控制量输出的控制系统[12]。控制器通过采集变量泵的工作压力、编码器、接近开关、发动机参数等相关信号，结合触摸屏的初始参数设定，并且控制比例阀、发动机转速、电磁阀等执行器件，来完成整个牵引机系统的控制。牵引机控制器需要完成的功能主要由以下几个方面组成：（1）开机自检，确定牵引机以及控制器能否达到施工要求；（2）控制发动机转速、比例阀倾角，来控制牵引卷筒的转速；（3）通过控制排线器的左右移动速度，让钢丝绳均匀排列在钢丝绳盘上；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SIM900A的工程车辆远程监控系统[J]. 林砺宗,徐俊锋,翟俊忠. 仪表技术与传感器. 2018(02)
[2]串级控制系统闭环辨识及PID参数整定[J]. 林巍,王亚刚. 控制工程. 2018(01)
[3]基于STM32的新型信号发生器设计[J]. 姜建国,王梦谦,王海星. 化工自动化及仪表. 2017(03)
[4]基于SIM800C的GPRS数据传输系统设计[J]. 韩进,马双. 电子产品世界. 2016(11)
[5]基于无线通讯网的牵张设备状态监控系统研究[J]. 王杰. 通信电源技术. 2016(04)
[6]基于Modbus协议的STM32与触摸屏通讯的实现[J]. 林填达,张泉宏,曾敏,胡小芳. 自动化与仪表. 2015(08)
[7]STM32的FatFS在数据采集系统中的应用[J]. 秦伟. 单片机与嵌入式系统应用. 2015(06)
[8]基于STM32的在应用编程（IAP）开发[J]. 雷卫延,敖振浪,周钦强. 电子测量技术. 2015(05)
[9]基于STM32的四旋翼飞行姿态串级控制[J]. 贾峰,孙曼,秦磊. 科学技术与工程. 2015(06)
[10]基于RS485/Modbus皮带跑偏检测传感网络的研究与实现[J]. 朱亮,李东波,李妍,赵闰,袁延强. 中国农机化学报. 2014(04)
博士论文
[1]负载口独立控制可编程阀及其在智能挖掘机控制中的应用[D]. 王双.浙江大学 2017
硕士论文
[1]基于STM32的CAN总线通信节点设计[D]. 殷广辉.吉林大学 2017
[2]基于单片机的多参数无线测量系统研究[D]. 刘卫洁.北京交通大学 2017
[3]基于STM32的混合动力推土机远程监控系统的研发[D]. 和艺博.山东大学 2017
[4]基于模糊控制算法的窗帘智能控制器设计[D]. 余康克.东华大学 2017
[5]基于DSPIC30F6011A与触摸屏的钩舌自动堆焊控制系统设计[D]. 张芹.西南交通大学 2017
[6]基于STM32的工程车辆远程监控系统[D]. 徐俊锋.华东理工大学 2017
[7]基于移动通信技术的图像监测系统设计与实现[D]. 葛斌.南京邮电大学 2016
[8]SAQ-250牵引机遥控器的设计研究[D]. 李愿明.华南理工大学 2016
[9]基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计与实现[D]. 乌仁别丽克.东华大学 2016
[10]基于STM32单片机的太阳能电池测试系统研究[D]. 刘勇为.华中科技大学 2016
本文编号：3099509
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3099509.html
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