基于虚拟仪器的步进电机及其驱动电路检测系统

发布时间：2017-05-12 20:23

  本文关键词：基于虚拟仪器的步进电机及其驱动电路检测系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：LAMOST(large sky area multi-object fiber spectroscopy telescope，大天区多目标光纤光谱天文望远镜)项目是我国正在进行的跨世纪重大科学工程。它是一台兼备大视场和大口径的反射式施密特天文望远镜，位于主镜焦面处的直径为1.75m的焦面板上蜂窝状布置了4000根光纤，可以同时对几千个天体目标进行观测。目前采用的方案是每根光纤及其控制机构组成一个定位单元。定位单元的中心回转轴和偏心回转轴由两个步进电机驱动，通过中心同转轴的360°同转和偏心回转轴的180°回转，可在整个ψ35mm定位圆区域内的任意位置对光纤进行精确定位。 如何保证步进电机驱动单元的正常运行以及步进电机的正常运转，将是整个光纤定位系统能否准确定位的关键问题之一。采用传统的检测方法，不能满足大规模的在线检测要求。故采用虚拟仪器技术解决这个难题，构建了一个基于虚拟仪器技术的步进电机及其驱动电路检测系统。 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件开发集成环境，是一个虚拟仪器开发平台。虚拟仪器概念是LabVIEW的精髓。虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，具有虚拟面板，测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统，是计算机技术与仪器技术相结合的产物，其基础是计算机系统，核心是软件技术。虚拟仪器大大突破了传统仪器在数据采集、处理、显示、存储等方面的限制，是一个测试和自动化系统的高性能、低成本运载平台。 定位单元选用ARSAPE微型两相永磁式步进电机AM 1020作为驱动器，扭矩是步进电机的一项重要性能指标。步进电机在投入到实际工作前，必须严格测量其扭矩。为此，课题组研制了一套基于LabVIEW的步进电机扭矩测量系统。 为提高双同转光纤定位单元的运动精度和可靠性，设计了一个零位作为定位单元运动的基准起点，单元每次定位运动都从零位出发，以减小累积误差，简化控制方案，还可在定位单元运转异常时，作为RESET的复位基准。这个绝对零位能否正常工作，非常重要。为此，研制了一套步进电机零位模拟控制和监测系统。
【关键词】：虚拟仪器 LabVIEW 步进电机 数据采集 扭矩 线阵CCD
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH751
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 概述7-13
• §1.1 LAMOST项目简介7-9
• §1.2 LAMOST光纤定位控制系统9-12
• §1.3 本文的研究内容及行文安排12-13
• 第二章 虚拟仪器技术及DAQ数据采集系统13-34
• §2.1 虚拟仪器概述13-16
• §2.2 DAQ数据采集系统系统16-20
• §2.2.1 DAQ数据采集基础16-18
• §2.2.2 DAQ数据采集系统构成18-20
• §2.3 信号类型20-22
• §2.4 模拟输入信号的连接方式22-24
• §2.4.1 接地信号和浮地信号22
• §2.4.2 测量系统分类22-24
• §2.5 信号调理24-25
• §2.6 数据采集(DAQ)卡25-29
• §2.6.1 数据采集卡的功能25-26
• §2.6.2 数据采集卡的软件配置26
• §2.6.3 多通道的采样方式26-29
• §2.7 LabVIEW数据采集模块的分类29-32
• §2.7.1 模拟输入参数说明29-30
• §2.7.2 中级模拟输入Analog Input30-32
• §2.8 数字式I/O32-34
• 第三章 应用系统的硬件构成34-49
• §3.1 应用系统硬件的总体构成34-36
• §3.2 步进电机基本工作原理和驱动方式36-39
• §3.2.1 步进电机基本工作原理和结构36-37
• §3.2.2 步进电机的驱动方式37-39
• §3.3 信号调理电路分析39-44
• §3.3.1 信号调理电路的必要性和电路的具体结构39-42
• §3.3.2 信号调理电路的仿真结果42-44
• §3.4 三个子系统的硬件组成44-49
• §3.4.1 步进电机扭矩测量子系统硬件组成44-45
• §3.4.2 电机绕组电流及驱动电压多通道同步检测子系统硬件组成45-46
• §3.4.3 步进电机零位模拟控制和监测子系统硬件组成46-49
• 第四章 应用系统的软件结构49-65
• §4.1 应用系统软件的总体构成49-52
• §4.1.1 G语言与虚拟仪器49-51
• §4.1.2 应用系统软件总体结构51-52
• §4.2 三个子系统的软件结构52-65
• §4.2.1 步进电机扭矩测量子系统软件构成52-54
• §4.2.2 电机绕组电流及驱动电压多通道同步检测子系统程序结构54-62
• §4.2.3 步进电机零位模拟控制和监测子系统软件结构62-65
• 第五章 实际检测结果与分析65-77
• §5.1 步进电机扭矩测量结果分析65-68
• §5.1.1 扭矩测量结果分析65-68
• §5.1.2 结论68
• §5.2 电机绕组电流及驱动电压多通道同步检测结果分析68-74
• §5.2.1 驱动电压多通道同步检测结果分析68-70
• §5.2.2 绕组电流多通道同步检测结果分析70-74
• §5.2.3 结论74
• §5.3 步进电机零位模拟控制和监测结果分析74-77
• §5.3.1 零位模拟控制结果分析75
• §5.3.2 零位监测结果分析75-76
• §5.3.3 结论76-77
• 第六章 工作总结与展望77-80
• §6.1 工作总结77-79
• §6.1.2 关于扭矩测量子系统的工作总结77
• §6.1.2 关于多通道同步检测子系统的工作总结77-78
• §6.1.3 关于零位模拟控制\监测子系统的工作总结78-79
• §6.2 工作展望79-80
• 附录 应用系统软件框图程序80-88
• 附表 计数结果88-91
• 参考文献91-94
• 致谢94

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