基于DSP和音圈电机的力控制系统的研究与设计
本文选题:音圈电机 + 力控制系统 ; 参考:《青岛大学》2017年硕士论文
【摘要】:在现代工业科技大发展的时代下,精密加工和检测工业的发展突飞猛进,尤其是在小型微电机的力控制方面,对其要求更是越来越严谨。所以,研究力控制系统,使其有更快的响应速度,更好的跟踪性能,更精确的控制精度,具有非常重要的意义。但是,在目前实际的力控制系统运行过程中,现在的力控制系统越来越不能满足精密加工和检测工艺日益严苛的要求。PID控制算法是最常规而且比较有效的控制在方法,但是控制信号的改变对其影响较大,抗干扰能力较差,不能满足力控制系统的高精确性要求。本文基于DSP和音圈电机的力控制系统,引入前馈控制和电流环PI控制相结合的控制方法,在力控制系统中进行了研究、设计和分析,结合触摸屏性能检测工艺进行研究设计。第一,本文开始对力控制系统的发展和研究现状进行了研究分析,并对音圈电机的基本结构工作原理进行了研究分析,在进行力学和电学分析之后,得到电机数学模型,针对该力控制系统,进行动态特性参数与控制参数的最优化分析。第二,基于电机的数学模型,研究触摸屏性能检测的力控制策略,并进行了仿真分析。为提高力的精度和电机响应速度,电流环采用PI反馈控制,结合前馈控制,用前馈补偿的形式弥补力的动态滞后量,提高推力精度与响应速度。第三,设计了力控制系统的硬件系统。硬件系统设计包括:DSP控制器及其外围电路设计、驱动电路设计、电流采样信号和过流保护电路设计和工程位置检测电路设计。第四,设计了力控制系统的软件系统。软件设计包括:主程序设计、中断服务子程序设计、前馈算法程序设计,整个程序采用模块化设计,包括电流环模块设计和位置检测模块设计。建立了模拟实验平台,进行了实验研究,分析了实验数据,验证了理论的正确性和控制方法的可行性。
[Abstract]:In the era of great development of modern industrial science and technology, the development of precision machining and detection industry is advancing by leaps and bounds, especially in the field of force control of small micromotors, the requirements are becoming more and more rigorous. Therefore, it is of great significance to study the force control system with faster response speed, better tracking performance and more accurate control accuracy. However, in the actual force control system running process, the current force control system is more and more unable to meet the increasingly stringent requirements of precision machining and testing technology. Pid control algorithm is the most common and more effective control method. However, the change of control signal has great influence on it, and its anti-jamming ability is poor, which can not meet the requirement of high precision of force control system. Based on the force control system of DSP and voice coil motor, this paper introduces the control method of the combination of feedforward control and current loop Pi control, studies, designs and analyzes the force control system, and studies and designs the touch screen performance detection technology. First, this paper begins to study and analyze the development and research status of the force control system, and analyzes the basic structure and working principle of the voice coil motor. After the mechanical and electrical analysis, the mathematical model of the motor is obtained. The dynamic characteristic parameters and control parameters are optimized for the force control system. Secondly, based on the mathematical model of motor, the force control strategy of touch screen performance detection is studied, and the simulation analysis is carried out. In order to improve the precision of the force and the response speed of the motor, the current loop adopts Pi feedback control, combined with the feedforward control, and compensates the dynamic lag of the force in the form of feedforward compensation, and improves the thrust accuracy and response speed. Thirdly, the hardware system of force control system is designed. The hardware system design includes the design of the controller and its peripheral circuit, the drive circuit design, the current sampling signal and over-current protection circuit design and the engineering position detection circuit design. Fourthly, the software system of force control system is designed. The software design includes: main program design, interrupt service subroutine design, feedforward algorithm program design, the whole program is modular design, including current loop module design and position detection module design. The simulation experiment platform is established, the experimental research is carried out, the experimental data are analyzed, and the correctness of the theory and the feasibility of the control method are verified.
【学位授予单位】:青岛大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP273
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 曾勇;邹远文;李晋川;黄学进;;动态负载下音圈电机控制模式设计及应用[J];自动化技术与应用;2016年12期
2 王文豪;;电流可控的音圈电机无针注射系统[J];山东工业技术;2016年22期
3 邹艳荣;郑政;;一种用于高频超声探头的扫描电机及控制系统[J];电子科技;2016年10期
4 顾营迎;霍琦;李昂;李大为;徐振邦;李义;吴清文;;用于光学遥感器耐受卫星平台微振动环境地面测试的六自由度平台[J];光学精密工程;2016年09期
5 邵琳达;赵英伟;;音圈电机直流驱动电路设计[J];科技创新与应用;2016年24期
6 邵琳达;赵英伟;;音圈电机驱动小角度转台控制方法研究[J];兵器装备工程学报;2016年08期
7 白可;贺锋涛;张敏;孙力;;基于灰度共生矩阵的激光散斑评价方法[J];激光技术;2016年04期
8 尹训锋;潘松峰;尹峰松;刘朔;;基于模糊PID的直线音圈电机位置控制系统的研究[J];工业控制计算机;2016年07期
9 尹峰松;潘松峰;尹训锋;;基于DSP的音圈电机位置控制系统设计[J];工业控制计算机;2016年06期
10 敬子建;徐明龙;田征;;一种新型压电驱动快速控制反射镜[J];空间电子技术;2016年03期
相关硕士学位论文 前8条
1 何伟崇;面向机器人抛光打磨的一维恒力装置及控制系统[D];广东工业大学;2016年
2 王佳斌;剂量可调式音圈电机连续喷射系统的理论分析与实验研究[D];杭州电子科技大学;2016年
3 张璐璐;数字式比例阀控制器及其PID参数整定研究[D];浙江大学;2014年
4 陈佳溪;基于PMAC焊线机控制系统研究及应用[D];广东工业大学;2013年
5 何路;基于音圈电机的多自由度主动减振系统研究[D];华中科技大学;2013年
6 马志鹏;基于音圈电机的高速精密定位系统的动力学行为与控制方法[D];天津大学;2012年
7 刘丽丽;音圈电机位置伺服控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 黄浩;基于音圈电机的力/位控制及应用[D];华中科技大学;2008年
,本文编号:1926475
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/1926475.html