基于光栅尺与PIC单片机的直线电机驱动系统的设计

发布时间：2017-09-28 12:47

  本文关键词：基于光栅尺与PIC单片机的直线电机驱动系统的设计

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【摘要】：在现代控制工业中,直线电机伺服驱动系统已经成为控制领域的研究热点。直线电机的特点是,它可以把电能直接转换为直线运动的机械能,在此过程中是不需要其它的中间转换装置。因此直线电机伺服驱动控制系统在现代工业中的发展前景非常广泛。本文根据光栅尺的测量原理,设计了基于PIC16F882直线电机的驱动系统,其中包括:脉冲的发送和接收电路、直线电机的驱动电路以及光栅尺的测量电路等。在本系统中,采用闭环的控制方法,利用光栅尺的精确测量原理,将其作为系统的反馈装置,对直线电机的运动部件进行精确的检测,并通过RS-232串口向上位机发送实时的检测数据,从而实现对直线电机控制系统的精确测量和控制。把数字PID算法的原理应用在控制系统中,对偏差量进行处理,使控制系统的测试精度相对较高,速度调节相对较快,运行效果相对较稳定,从而可以达到一种比较理想的精确控制。该控制系统运行稳定,可靠安全,操作简单,能够完成数据的精确测试,容易实现。最后,本设计进行了实验原型的测试,把直线电机在运动过程中的位移,速度和时间数据进行了分析,说明控制效果相对较好,可以实际操作运用,具有一定的实用价值。
【关键词】：直线电机 光栅尺 PIC16F882 数字PID算法
【学位授予单位】：西北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM359.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外研究现状及应用9-10
• 1.3 本文研究的目的和意义10-11
• 1.4 本文研究的主要内容11-13
• 第2章 光栅尺与直线电机驱动系统的总体设计13-16
• 2.1 光栅尺与直线电机驱动系统硬件电路设计14
• 2.2 光栅尺与直线电机驱动系统软件设计14-15
• 2.3 本章小结15-16
• 第3章 硬件电路设计16-29
• 3.1 PIC16F882的简介16-17
• 3.2 稳压电源电路17-18
• 3.3 串口通信模块电路18-19
• 3.4 光栅尺控制电路19-24
• 3.4.1 光栅尺的结构19-21
• 3.4.2 光栅尺的测量原理21-24
• 3.4.3 位置检测模块24
• 3.5 直线电机控制电路24-28
• 3.5.1 直流直线电机简介24-26
• 3.5.2 直线电机的工作原理和驱动方式26-27
• 3.5.3 直线电机控制电路27-28
• 3.6 本章小结28-29
• 第4章 系统软件设计29-35
• 4.1 系统主程序设计29-30
• 4.2 中断子程序30-33
• 4.2.1 位移检测中断子程序31
• 4.2.2 速度控制中断子程序31-33
• 4.3 串口通信子程序33-34
• 4.4 本章小结34-35
• 第5章 直线电机控制算法研究35-43
• 5.1 PID算法简介35-36
• 5.2 数字PID控制原理36-39
• 5.2.1 位置式PID控制算法36-37
• 5.2.2 增量式PID控制算法37-39
• 5.3 数字PID参数整定方法39-40
• 5.4 数字PID算法在直线电机控制系统中的应用40-42
• 5.5 本章小结42-43
• 第6章 系统测试与分析43-47
• 6.1 硬件测试43
• 6.2 软件测试43-44
• 6.3 整体测试44-46
• 6.4 本章小结46-47
• 第7章 总结与展望47-48
• 7.1 总结47
• 7.2 展望47-48
• 参考文献48-50
• 附录A 硬件部分设计原理图50-51
• 致谢51

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本文编号：935946