基于ARM的气动伺服系统设计与研究

发布时间：2018-02-25 09:46

  本文关键词： 嵌入式系统 Cortex-M3 PCM 气动伺服定位系统 DMC算法　出处：《江西理工大学》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：ARM控制器在气动伺服定位控制系统中的应用是最近几年工业控制领域的一个相对较新颖的课题,该类课题结合了机械技术、电子技术和气动技术,且是实现了机、气、电一体化的嵌入式气动控制技术。将ARM和气动技术应用于伺服系统有控制方便、运算速度快、成本低以及环保的良好特性,同时为气动与嵌入式技术大规模应用于工业领域做好铺垫。 本课题所研究的是基于ARM的气动伺服定位系统,应用于物料搬运、大尺寸金属材料的车厢面板钻孔等工序的机床。结合当前相关理论研究与实践成果,作者以Cortex-M3为控制核心,采用脉冲编码调制(PCM)的气动技术,运用动态矩阵预测(DMC)控制策略,完成整个课题的相关设计与研究。 本论文的主要工作包括： (1)阐述了课题设计的总体思路以及方案选择,最终确定"ARM+PCM"气动伺服系统的设计方案。 (2)根据系统功能需求,对本系统的功能部件以及气动部件进行了选型,同时设计了控制系统的硬件电路。 (3)由于气动系统具有线性较差、时滞与时变性的特点,故采用动态矩阵预测控制策略进行系统的精确定位控制。同时对系统的理论和数学模型进行了分析与研究。 (4)将系统的软件设计部分进行了任务模块划分：主程序功能模块、键盘扫描与液晶(LCD)显示模块、压力采集与相应控制信号收发任务模块、脉冲指令和方向信号发送模块。
[Abstract]:The application of ARM controller in pneumatic servo positioning control system is a relatively new subject in the field of industrial control in recent years. This kind of subject combines mechanical technology, electronic technology and pneumatic technology. The application of ARM and pneumatic technology in servo system has the advantages of easy control, fast operation, low cost and environmental protection. At the same time for pneumatic and embedded technology in large-scale application in the industrial field to do a good job. In this paper, the pneumatic servo positioning system based on ARM is studied, which is applied to the machine tools of material handling, large size metal material panel drilling, and so on. Combined with the current relevant theoretical research and practical results, the author takes Cortex-M3 as the control core. The Pneumatic technique of pulse coded modulation (PCM) and the control strategy of dynamic matrix predictive control (DMC) are used to complete the design and research of the whole subject. The main work of this thesis includes:. Finally, the design scheme of "ARM PCM" pneumatic servo system is determined. According to the functional requirements of the system, the selection of the functional components and pneumatic components of the system is carried out, and the hardware circuit of the control system is designed at the same time. 3) since the aerodynamic system has the characteristics of poor linearity, time-delay and time-varying, the dynamic matrix predictive control strategy is used to carry out the precise positioning control of the system, and the theoretical and mathematical models of the system are analyzed and studied. The software design of the system is divided into three parts: the main program function module, the keyboard scanning and LCD display module, the pressure acquisition and corresponding control signal receiving and sending task module, the pulse instruction and the direction signal sending module.
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273;TH138

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本文编号：1533926