基于FPGA的步进电机驱动控制系统的研究与设计

【目的】步进电机具有定位精度高、无累计误差、易于开环控制等优点,但其实际运动与定位过程中易存在速度扰动的现象,需要加强对步进电机驱动控制的研究。【方法】研究团队设计了一款基于FPGA的步进电机驱动控制系统,详细分析了系统硬件设计和系统软件设计。整个控制系统由相应的主控制器、Netzer编码器、TMC5130驱动芯片电路等组成,通过各模块共同调节实现TMC5130驱动芯片驱动步进电机,实现了步进电机的开环控制和定位控制的应用,并且验证了该驱动芯片具有良好的运动特性。【结果】相较于其他芯片,该驱动芯片适用于具有高精度定位、静音运动控制系统的场合;基于FPGA的步进电机驱动控制系统抗干扰能力和稳定性较高,性能良好,适用于多个领域。     

基于WT2003S芯片的音频播放器的设计

本文阐述了基于WT2003S芯片的音频播放器的设计。该方案基于LPC1114单片机为控制芯片,利用ULN2003芯片进行电平转换选择播放音乐,使用TF卡存储音频文件,WT2003S芯片进行MP3音频解码,来实现音频播放器的设计。     

基于MC33PT2001的高压共轨柴油机喷油器驱动模块开发

以高压共轨柴油机的喷油系统为研究对象,通过恩智浦高性能汽车控制芯片MC33PT2001,开发了喷油器驱动模块。利用MC33PT2001可编程控制和其拥有高效灵活的高边低边MOSFET栅极驱动的优点,实现了驱动电路的电流波形可控制,电流和电压可定义。运用示波器测试不同参数设置下的电流波形图,验证了实际电流波形的吻合程度,保证了驱动模块设计的可靠性。通过可编程的控制芯片,设计了经济高效、控制精准、测试灵活的高压共轨柴油机喷油控制系统,开发过程和方法具有一定现实意义。     

振动传感器信号放大电路设计

在电动机故障测试中,为了使控制芯片对电机运行状况有效测试,利用振动传感器作为检测前端,将电机振动情况转换成电信号,中心控制芯片对信号进行处理分析,设计出相应的信号放大滤波电路。设计采用高精度低噪音运算放大芯片OP2177作为信号放大电路的核心,通过模拟电路仿真和实验调试,完成信号处理。     

TLC2543在喷油器驱动控制反馈电路中的应用

针对喷油器驱动控制电路设计了电流检测反馈模块,对该模块电路结构进行了整体分析,并重点阐述了TLC2543模数转换芯片的特点、时序特性及其在电流检测模块电路中的应用,并编写了该芯片的控制程序,用于电流采样和模数转换,反馈给控制器控制喷油器驱动电路工作和喷油器工况检测。     

汽油机爆震控制系统设计与判别技术

在主单片机80C196KC的控制下,应用HIP9011爆震信号处理专用芯片和ATmega16L微处理器,实现了对基于机体振动法的非共振型压电式爆震传感器输出的汽油机爆震信号的处理,研究了基于HIP9011的汽油机爆震判别方法,设计了爆震判定程序,研究证明采用HIP9011芯片对爆震信号进行处理从而对爆震进行控制是可行的.能够满足现代汽油机点火和发动机管理系统对爆震检测的要求.     

循迹机器人行走电机的调速控制

介绍了循迹机器人行走电机调速控制,采用了电机专用驱动芯片LM18200驱动直流电机,将型号为STC12C5A60S2单片机的P1.3和P1.4这两个引脚设置成脉宽调节模式PWM,通过两个高速光耦6n136,将PWM信号传送给电机专用芯片LM18200的PWM端。通过程序设计来控制PWM的占空比来达到调速的目的。     

电力机车空调逆变电源设计

根据电力机车上空调电源的供电要求,设计了一种以DSP芯片TMS320F2812电机专用控制芯片为控制系统,IGBT为控制开关的新型机车空调逆变电源,介绍了该电源的软件及硬件部分的工作原理,并证明了使用该逆变电源的空调器运行可靠,损耗小,抗干扰能力强,可进行实际应用。      

果园节水灌溉控制系统设计与试验

针对传统果园灌溉自动控制系统的通信方式中存在的问题,以ST7540芯片为核心设计了电力线载波通信模块,以STM32F103芯片作为总控制器节点主控芯片,以STM8S103作为传感器节点和水泵控制节点的主控芯片,提出一种将果园灌溉自动控制系统中电磁阀的电源线和控制信号线合二为一的方案,研究了基于低压电力线载波通信的灌溉智能控制系统,解决了传统控制灌溉控制系统中,电磁阀的电源线和控制线重复布线及无线灌溉控制系统中信号的稳定问题,提高通信可靠性、节省了田间电缆,降低了后期维护的复杂性。在长度100 m,截面积0.5 mm~2的双绞线上进行试验,传输速率达4 800 bps,误码率低于0.1%,在华南农业大学山地荔枝园的试验中,实现了高可靠性的荔枝园分区轮灌,将工业中常用的电力线载波通信技术应用于农业自动控制系统中,有广阔的应用前景。     

CY7C68013在农田数据采集系统中的应用

USB2.0接口技术为外设与主机之间提供了一种灵活高效的双向数据通道,可广泛地应用于数据采集、工业控制和消费数码等方面。为此,介绍了支持USB2.0的接口芯片CY7C68013在农田数据采集系统中的应用设计方案,重点给出了该接口芯片基于WDM的驱动程序开发设计过程,并给出了具体实例加以说明。     

基于分布式结构的车辆稳定性控制系

提出了一种车辆稳定性控制系统,基于分布式结构的分析方法,通过合理分布复杂的控制算法将控制系统分为控制分析、控制分配和控制执行3个层次.在控制分析层采用了滑模变结构控制方法,计算出车辆期望作用力和横摆力矩.使用非线性优化方法将期望值分配到4个车轮上,实现并优化了控制分配效果.在CarMaker车辆动力学分析环境中进行了仿真分析,结果表明设计的控制算法提高了车辆在极限工况下的稳定性,降低了驾驶员驾驶强度.     

基于半实物仿真的丘陵山地拖拉机电液悬挂控制试验

针对丘陵山地拖拉机电液悬挂控制系统田间试验困难、可重复性差等问题,基于半实物仿真技术开展电液悬挂控制系统试验研究。首先通过对试验拖拉机和悬挂作业装置进行受力分析,建立了丘陵山地拖拉机整机动力学模型、铧犁体的土壤阻力模型和拖拉机悬挂装置动力学模型。然后对丘陵山地拖拉机电液悬挂系统横向仿形控制、位控制、牵引力控制以及力位综合控制的系统原理进行了分析,设计了丘陵山地拖拉机电液悬挂模糊PID控制器。之后搭建拖拉机电液悬挂控制系统半实物仿真试验平台,开发电液悬挂控制系统,开展电液悬挂系统仿地形控制、力控制、位控制和力位综合控制等试验,对比分析模糊PID控制和经典PID控制方法性能。试验结果表明,模糊PID控制性能较好：在位置控制模式下,模糊PID控制无超调,控制系统响应时间为0.6s,较经典PID控制提高约33.3%;耕深控制系统稳态误差约为0.05cm,较经典PID控制降低约50%;在力控制模式下,模糊PID控制耕深的跟随误差最大值为0.38cm,标准差为0.17cm,较经典PID控制分别下降了64.5%、39.3%,验证了所开发的电液悬挂控制系统的有效性。     

基于SOA优化PID控制参数的智能灌溉控制策略研究

为解决智能灌溉系统中水泵运行的不稳定问题,基于人群搜索优化算法（Seeker optimization algorithm,SOA）实现了PID（Proportion integration differentiation）参数的自动优化。该优化算法能够有效解决智能灌溉系统水泵控制中的非线性、时变性和滞后性等问题。为验证SOA优化PID控制的实际效果,与PSO（Particle swarm optimization）算法和GA（Genetic algorithms）算法优化的PID控制进行比较。仿真实验结果表明,基于SOA优化的PID控制响应时间短、超调量小,稳态过程没有振荡。因此,适用于智能灌溉系统中的水泵控制。     

基于PLC的温度PID-模糊控制系统设计与仿真

温度控制在工业控制中占有非常重要的地位,是工业控制四大参数之一。在PLC(可编程控制器)基础上,采用了传统的PID控制和现今比较流行的智能控制中的模糊控制相结合的控制方案,来实现控制算法的整体设计,并实现了在大范围内采用模糊控制,以提高系统的阻尼性能,减少超调;在小范围内,采用PID控制,以提高系统的响应速度,加快响应过程,并且给出参考模型,在Matlab中实现了系统的仿真。     

浅谈做好水利工程监理的三控制

对水利工程项目监理"质量控制、进度控制、投资控制"的三控制的原则、程序和方法进行阐述。工程建设监理的控制管理主要包括"质量控制、进度控制、投资控制"三大内容。三大内容中投资控制是基础,进度控制是条件,质量控制是核心。因此,工程建设监理必须抓住质量这个核心。     

模糊自适应PID控制在谷物冷却机中的应用

目前使用的谷物冷却机控制系统大部分还采用的是基于PLC控制器的传统PID控制方式,由于传统PID控制自身特性,使系统控制精度和反应速度都不够理想。为此本文将模糊自适应PID控制引入到谷物冷却机控制系统中,以实现谷物冷却机出风温度和设定温度始终保持一致。通过仿真,模糊自适应PID控制将模糊控制与PID控制的优势相结合,使得控制系统具有较好的动态品质和调节精度。所以,对于谷物冷却机出风温度这种大时滞、非线性的控制对象,采用模糊自适应PID控制能够取得较好的控制效果。     

农业装备自动控制技术研究综述

随着信息与控制理论的发展，自动化控制技术在农业装备领域广泛应用，促进农业生产的智能化、现代化与规模化。运动控制和作业控制是智能农机自动控制技术的两大核心内容，为无人农机在复杂环境下的高精度自主导航安全行驶和精准作业提供保障。速度控制与转向控制是智能农机运动控制的基础，导航跟踪控制是智能农机运动控制的主要内容。本文阐述了智能农机速度控制与转向控制的研究进展，总结归纳了基于几何模型、基于运动学模型和不依赖于模型的自动导航跟踪运动控制方法。然后，着重分析了智能农机在耕、种、管、收等各环节的作业机构控制以及多机协同作业控制方法。最后，指出构建更加精准的农机数学模型，研究面向复杂场景的先进底盘运动控制技术，发展人工智能与控制理论深度融合的农机控制技术以及提升农机农艺相结合的多机协同控制技术是未来智能农机自动控制技术的发展方向。     

波浪补偿控制算法综述

为了实现对船舶在波浪中的运动响应进行补偿,提高海上作业的效率,需要对波浪补偿设备采用更为先进的运动控制技术.采用前馈控制和反馈控制的分类方式,简述了适合用于波浪补偿设备的控制算法研究现状,以便于更好地了解波浪补偿控制技术的发展.其中属于前馈控制类算法的主要有卡尔曼滤波法、神经网络和时间序列分析法;属于反馈控制类的主要算法有PID控制算法和模型预测控制算法.分析这些算法在波浪补偿控制中的理论原理和研究进展,并且通过对相关学者的研究文献进行了对比分析,指出了卡尔曼滤波法、神经网络和时间序列分析法以及PID控制算法和模型预测控制算法的关键特征.在结论中根据不同控制算法的原理和特征给出了这些算法在波浪补偿控制中可能的研究方向,可以为波浪补偿控制系统的研究和发展提供指导意见.     

电动助力转向系统助力转矩控制策略研究

介绍了对电动助力转向(EPS)系统助力转矩控制策略研究的必要性,给出助力转矩控制策略框图。把助力转矩控制策略分为助力控制策略,回正控制策略,阻尼控制策略和补偿控制策略4个部分,并依据每个部分的基本理论相应地给出了它们的控制策略。     

两级电液伺服位置控制研究

为解决大负载、长行程位置控制系统中不能同时满足伺服缸活塞杆工作行程与控制精度的问题,提出了速度开环控制加传统的位置闭环控制的控制策略。在速度开环控制中比例调速阀控制调速缸,解决了工作行程不能太大的问题;在位置闭环控制中比例伺服阀控制伺服缸,解决了控制精度低的问题。此外为了解决设定位移经常变动和超调量过大问题,在位置闭环控制系统的PID控制器中分别采用了微分先行和积分分离控制算法。仿真结果验证了该策略的可行性与有效性。