一种基于无线通信的搬运机械控制器设计及应用
发布时间：2022-09-21 19:14
自动搬运技术是现代工业控制中的一项重要技术,其发展水平是评价一个国家工业发展水平的重要指标之一。研究搬运机械的嵌入式控制系统在提高现有系统可靠性、实用性、便捷性,推动我国工业自动化、现代化等方面具有重要意义。本文将nRF24L01和Wi-Fi两种无线通信技术与搬运机械的控制技术结合,设计了一种能够控制直流电机和气缸的具有无线通信功能的搬运机械控制器,并对此控制器的应用进行了研究。主要开展的工作包括:（1）研究了直流电机和气缸的基本理论与控制方法,建立了直线气缸和直流电机的数学模型,并使用Simulink对直流电机的积分分离PID控制方法进行了仿真分析,为控制器的设计提供了理论支持。（2）进行控制器的软硬件设计,研究了nRF24L01和Wi-Fi两种无线通信技术的实现方法,设计了以stm32f103VET6为核心的硬件电路以及以状态表配置为核心的系统软件,通过测试验证了控制器系统的通信功能。（3）基于控制器设计了一种灯光实验系统,设计了灯具在各运动上方向的检测与执行机构,使用LabVIEW编写上位机软件对系统进行远程控制,实现了方便的人机交互,通过测试验证了积分分离PID控制对直流电机位...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 自动搬运装置简介
1.3 短距离无线通信技术简介
1.4 搬运机械控制技术的国内外研究现状
1.4.1 国外研究发展现状
1.4.2 国内研究发展现状
1.4.3 搬运机械控制器发展趋势
1.5 论文的主要研究工作和章节内容安排
1.5.1 论文的主要研究工作及创新点
1.5.2 论文章节内容安排
第二章 直流电机与气缸控制器建模与仿真
2.1 直线气缸基本理论
2.1.1 直线气缸建模的基础和假设
2.1.2 气缸两腔气压变化方程
2.1.3 开关阀质量流量方程
2.1.4 气缸活塞的运动方程
2.2 永磁直流电机的基本理论与控制
2.2.1 直流电机数学模型
2.2.2 直流电机的积分分离PID控制策略研究
2.3 直流电机位置速度双闭环控制系统的Simulink仿真
2.3.1 Simulink仿真工具简介
2.3.2 仿真结果与分析
2.4 第二章小结
第三章 基于无线通信的搬运机械控制系统软硬件设计
3.1 控制器系统技术要求
3.2 系统无线通信方式介绍与实现
3.2.1 系统通信方式与结构设计
3.2.2 nRF24L01 技术
3.2.3 Wi-Fi技术
3.3 控制器系统硬件电路的设计
3.3.1 系统电路设计总体规划
3.3.2 微控制器模块设计
3.3.3 传感器输入模块设计
3.3.4 驱动电压输出模块设计
3.3.5 通信模块设计
3.3.6 模拟信号输出模块设计
3.3.7 电源模块设计
3.3.8 电机驱动电路设计
3.4 控制器系统软件设计
3.4.1 控制器系统软件设计方法与功能
3.4.2 系统主函数设计
3.4.3 通信中断程序设计
3.4.4 积分分离PID控制算法软件实现
3.4.5 通信中继模块软件设计
3.5 控制器功能测试
3.5.1 控制器系统搭建
3.5.2 控制器通信功能测试
3.6 第三章小结
第四章 基于无线通信与控制器的灯光实验系统
4.1 灯光实验系统设计背景及要求
4.2 灯光实验系统组成结构
4.2.1 x方向运动控制系统
4.2.2 z方向运动控制系统
4.2.3 y方向运动控制系统
4.3 灯光实验系统上位机软件设计
4.3.1 LabVIEW简介
4.3.2 基于LabVIEW的灯光实验系统上位机软件设计
4.4 灯光实验系统性能测试
4.4.1 灯光实验系统搭建
4.4.2 x方向移动小车控制精度测试
4.5 第四章小结
第五章 基于无线通信与控制器的可组态气动机械手系统
5.1 系统技术要求及设计指标
5.2 机械手的模块划分
5.3 直线运动模块组成结构
5.3.1 直线运动模块检测及控制部分
5.3.2 直线运动模块执行部分
5.3.3 直线运动模块工作原理
5.4 压控模块组成结构
5.4.1 真空发生器
5.4.2 压控模块工作原理
5.5 旋转运动模块组成结构
5.5.1 回转气缸简介
5.5.2 阀门回信器简介
5.6 机械手上位机软件设计
5.6.1 机械手模型部分软件设计
5.6.2 机械手工作流程的配置
5.7 机械手远程配置及搬运功能测试
5.7.1 可组态气动搬运机械手搭建
5.7.2 可组态气动搬运机械手功能测试
5.8 第五章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3680508
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 自动搬运装置简介
1.3 短距离无线通信技术简介
1.4 搬运机械控制技术的国内外研究现状
1.4.1 国外研究发展现状
1.4.2 国内研究发展现状
1.4.3 搬运机械控制器发展趋势
1.5 论文的主要研究工作和章节内容安排
1.5.1 论文的主要研究工作及创新点
1.5.2 论文章节内容安排
第二章 直流电机与气缸控制器建模与仿真
2.1 直线气缸基本理论
2.1.1 直线气缸建模的基础和假设
2.1.2 气缸两腔气压变化方程
2.1.3 开关阀质量流量方程
2.1.4 气缸活塞的运动方程
2.2 永磁直流电机的基本理论与控制
2.2.1 直流电机数学模型
2.2.2 直流电机的积分分离PID控制策略研究
2.3 直流电机位置速度双闭环控制系统的Simulink仿真
2.3.1 Simulink仿真工具简介
2.3.2 仿真结果与分析
2.4 第二章小结
第三章 基于无线通信的搬运机械控制系统软硬件设计
3.1 控制器系统技术要求
3.2 系统无线通信方式介绍与实现
3.2.1 系统通信方式与结构设计
3.2.2 nRF24L01 技术
3.2.3 Wi-Fi技术
3.3 控制器系统硬件电路的设计
3.3.1 系统电路设计总体规划
3.3.2 微控制器模块设计
3.3.3 传感器输入模块设计
3.3.4 驱动电压输出模块设计
3.3.5 通信模块设计
3.3.6 模拟信号输出模块设计
3.3.7 电源模块设计
3.3.8 电机驱动电路设计
3.4 控制器系统软件设计
3.4.1 控制器系统软件设计方法与功能
3.4.2 系统主函数设计
3.4.3 通信中断程序设计
3.4.4 积分分离PID控制算法软件实现
3.4.5 通信中继模块软件设计
3.5 控制器功能测试
3.5.1 控制器系统搭建
3.5.2 控制器通信功能测试
3.6 第三章小结
第四章 基于无线通信与控制器的灯光实验系统
4.1 灯光实验系统设计背景及要求
4.2 灯光实验系统组成结构
4.2.1 x方向运动控制系统
4.2.2 z方向运动控制系统
4.2.3 y方向运动控制系统
4.3 灯光实验系统上位机软件设计
4.3.1 LabVIEW简介
4.3.2 基于LabVIEW的灯光实验系统上位机软件设计
4.4 灯光实验系统性能测试
4.4.1 灯光实验系统搭建
4.4.2 x方向移动小车控制精度测试
4.5 第四章小结
第五章 基于无线通信与控制器的可组态气动机械手系统
5.1 系统技术要求及设计指标
5.2 机械手的模块划分
5.3 直线运动模块组成结构
5.3.1 直线运动模块检测及控制部分
5.3.2 直线运动模块执行部分
5.3.3 直线运动模块工作原理
5.4 压控模块组成结构
5.4.1 真空发生器
5.4.2 压控模块工作原理
5.5 旋转运动模块组成结构
5.5.1 回转气缸简介
5.5.2 阀门回信器简介
5.6 机械手上位机软件设计
5.6.1 机械手模型部分软件设计
5.6.2 机械手工作流程的配置
5.7 机械手远程配置及搬运功能测试
5.7.1 可组态气动搬运机械手搭建
5.7.2 可组态气动搬运机械手功能测试
5.8 第五章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3680508
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