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基于FPGA的SpTa自适应电机控制算法

科技资讯 2018年第25期16卷 11-12页

作者：王岩桂林电子科技大学计算机科学与工程学院广西桂林541004

针对现有步进电机控制器的不足,设计一种基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)的SpTa自适应电机控制算法。本算法通过简单的数学运算和极低的资源占用、利用FPGA并行执行的特点,实现了多轴同步运动、加减速过程加速度可调的自适应... 详细信息

针对现有步进电机控制器的不足,设计一种基于FPGA(Field-Programmable Gate Array)的SpTa自适应电机控制算法。本算法通过简单的数学运算和极低的资源占用、利用FPGA并行执行的特点,实现了多轴同步运动、加减速过程加速度可调的自适应电机控制。使用SpTa算法实现加速度自适应的电机加减速运动,具有很好的实用性。

关键词： FPGA 电机控制算法 SpTa 多轴同步控制器

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VXI总线电机控制驱动模块设计

仪器仪表学报 2003年第Z1期24卷 404-406,409页

作者：许永辉姜守达孙超哈尔滨工业大学自动化测试与控制系 339哈尔滨150001

本文介绍了 VXI总线 C尺寸电机控制驱动模块设计方法。该模块能够同时控制四路直流电机的运动 ,本文对模块的关键设计进行讨论 ,包括 VXI总线接口电路选择 ,控制驱动电路设计和反馈电路设计 ,重分析了主控

关键词： VXI总线 DSP 电机控制算法

基于轮毂电机的小型悬挂式空轨车辆协同控制策略研究

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基于轮毂电机的小型悬挂式空轨车辆协同控制策略研究

作者：古伟杰西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国城镇化进程发展迅速,城市规模不断扩大,城市人口激增,城市交通拥堵问题明显。城市公共交通可有效缓解城市交通拥堵现象,而城市轨道交通因其无污染、运量大、噪声低、占地面积小等优点,为缓解交通拥堵发挥了重要作用。悬挂式... 详细信息

近年来,我国城镇化进程发展迅速,城市规模不断扩大,城市人口激增,城市交通拥堵问题明显。城市公共交通可有效缓解城市交通拥堵现象,而城市轨道交通因其无污染、运量大、噪声低、占地面积小等优点,为缓解交通拥堵发挥了重要作用。悬挂式空轨车辆悬挂于轨道梁运行,具有观景效果好、安全系数高、可防冰雪等优点,可作为城市轨道交通多制式协调发展的补充,非常适合城市轨道交通辅助线和旅游观光线采用。本文重点研究了四轮毂电机独立驱动的小型悬挂式空轨车辆的协同控制策略。首先根据国内外四轮独立驱动车辆、电机控制算法和协同控制策略的研究现状,建立了轮毂电机的数学模型、单轮毂电机控制仿真模型和协同控制仿真模型。分别设置了无干扰工况和干扰工况,仿真对比分析了比例-积分控制算法、滑模控制算法、模糊滑模自抗扰控制算法的控制效果。仿真结果表明,相比其它两种算法,模糊滑模自抗扰控制算法能够取得更小的超调量和更短的调节时间。分别设置了无干扰工况和干扰工况,仿真对比分析了几种协同控制策略的控制效果,包括主从控制策略、并行控制策略、偏差耦合控制策略和改进型偏差耦合控制策略。简化同步精度的评价指标,采用同步误差的均方根作为同步精度的评价指标。仿真结果表明,相比其它协同控制策略,改进型偏差耦合控制策略可取得更优的协同控制精度。其次,分析了小型悬挂式空轨车辆的制动系统,根据现有标准和小型悬挂式空轨车辆的特点,分析了制动控制策略和制动功能。研究了小型悬挂式空轨车辆直线和曲线行驶的控制策略,直行时驱动转矩采取平均分配策略,利用Car Sim和Simulink软件建立联合仿真模型,仿真结果表明,该直行控制策略可使车辆保持良好的直行状态;对给定的转矩分配策略进行优化,在线实时检测导向轮的导向力,将导向轮的导向力之差作为输入,通过PI控制器计算输出左右走行轮的驱动转矩之差,采取转矩差值平均分配原则分配转矩,提高转矩分配控制策略的稳定性,使车辆平顺通过曲线,达到减小曲线通过过程中导向轮导向力的目的。最后,搭建小型悬挂式空轨车辆控制实验平台。采用两个基于STM32单片机的控制板实现控制软件,实现了速度采集、D/A转换、A/D转换、CAN总线通信、PWM输出等功能。基于该实验平台,实验对比分析了比例-积分控制算法和模糊滑模自抗扰控制算法,对比分析了并行控制策略、偏差耦合控制策略和改进型偏差耦合控制策略。实验验证了模糊滑模自抗扰控制算法和改进型偏差耦合控制策略的有效性。完成了小型悬挂式空轨车辆的制动控制实验,并换算了制动时间和制动距离。

关键词：小型悬挂式空轨车辆轮毂电机电机控制算法协同控制策略转矩分配策略

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多胶阀伺服一体点胶机的设计与控制

多胶阀伺服一体点胶机的设计与控制

作者：殷运鹏合肥工业大学

学位级别：硕士

微电子与光电子技术的日新月异,使得电子电路朝着微型化迅速发展。而封装技术的进一步提升也是刻不容缓。我们所谓的点胶技术就是把机器中的胶体其速度和出胶量以完全受控的方式分配到机器指定的位置的技术,其直接关系到封装的优劣。本... 详细信息

微电子与光电子技术的日新月异,使得电子电路朝着微型化迅速发展。而封装技术的进一步提升也是刻不容缓。我们所谓的点胶技术就是把机器中的胶体其速度和出胶量以完全受控的方式分配到机器指定的位置的技术,其直接关系到封装的优劣。本设计的目的是研发一种实用的新型高效的点胶设备——多胶阀的伺服一体点胶控制器。多胶阀伺服一体点胶机控制器在总体设计的基础上,主要阐述了基于NXPSemiconductors公司的32位ARM7单片机LPC2468的点胶机控制器的硬件设计。本文针对多胶阀的伺服一体点胶机的上位机与下位机的硬件与软件的设计做了详细具体的介绍。上位机使用工控机配上液晶触摸屏来实现,软件用MFC基础类的环境来开发,来实现键盘输入、画面显示等各项功能。下位机主要是将点胶控制系统与三维平台的运动控制合在一起成为一套伺服一体的点胶机控制系统。并详细介绍了电机控制所采用指数型加减速曲线和左端点实现进行电机速度控制的方法,并用逐点比较插补的方法实现了二维直线、圆弧和椭圆的插补算法。

关键词：伺服系统点胶机电机控制算法 ARM7 模块化硬件设计

基于16位定制MCU的FOC算法的FPGA实现

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基于16位定制MCU的FOC算法的FPGA实现

作者：吴张华东师范大学

学位级别：硕士

电机控制算法是诸如平衡车、扫地机器人、机械臂等产品的核心技术,关系到从生活到国防的方方面面。常见的电机控制方法是使用通用微处理器来运行软件形式实现的,这种方式有两个弊端,一是电机性能受限于微处理器的执行速度,一般较慢;二... 详细信息

电机控制算法是诸如平衡车、扫地机器人、机械臂等产品的核心技术,关系到从生活到国防的方方面面。常见的电机控制方法是使用通用微处理器来运行软件形式实现的,这种方式有两个弊端,一是电机性能受限于微处理器的执行速度,一般较慢;二是由于是通用微处理器,功耗通常比较高。本文通过定制微处理器和控制算法硬件化解决这些问题。本文的主要工作如下:(1)结合RISC-V,MSP430等芯片的指令集架构,提出自己的16位指令集架构,使用Verilog HDL在FPGA开发板上实现该16位处理器。本文也添加了GPIO、串口、通用SPI和定时器外设,并且在总线上为其他外设预留接口。(2)本文对FOC电机控制算法的各个模块使用Verilog HDL语言进行硬件实现,并对各个模块进行分别的测试,测试数据与Python实现的FOC算法模块进行比较。(3)为FOC算法添加了本文所实现的MCU中的总线接口,将FOC算法模块与16位处理器集成于同一系统中,并且使用该系统与Simulink进行联合仿真以验证该系统的有效性。本文结合DE10-Standard FPGA开发板和SPIFlash芯片电路板验证了上述工作。实验表明在相同FPGA器件中,本文实现的16位处理器占用的逻辑资源约为开源RISC-V芯片蜂鸟E203的11.4%,使用的寄存器约为蜂鸟E203的11.1%,更少的资源占用率意味着更低的功耗;在实现控制FOC算法模块方面,只需要8条指令就能够进行FOC的运算减少了复杂运算所需要的指令,使FOC算法能够以更高的频率运行。

关键词：无刷电机电机控制算法现场可编程逻辑门阵列 16位微理器

环井式立体停车库控制系统设计及关键技术研究

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环井式立体停车库控制系统设计及关键技术研究

作者：蒋雨洋江苏科技大学

学位级别：硕士

随着我国经济的迅猛发展和城市化进程的快速推进,我国汽车保有量不断增加,使得现有停车设施在很大程度上已无法满足日益增加的停车需求,从而引发了一系列停车难问题。针对上述问题,本文提出了一种基于PLC控制的新型环井式立体停车库,研... 详细信息

随着我国经济的迅猛发展和城市化进程的快速推进,我国汽车保有量不断增加,使得现有停车设施在很大程度上已无法满足日益增加的停车需求,从而引发了一系列停车难问题。针对上述问题,本文提出了一种基于PLC控制的新型环井式立体停车库,研究内容如下:首先,分析了环井式立体停车库的功能需求,设计了环井式立体停车库的总体框架结构,并对中心转盘、夹持平移装置和安全防坠装置进行了结构设计与优化。使用有限元分析软件对车库关键装置进行了力学分析,验证了车库相关结构的稳定性。其次,根据环井式立体停车库的控制方案,完成了立体停车库控制系统的硬件选型。将立体停车库三维模型简化为二维坐标模型,使用Matlab软件对多种存取车控制策略进行建模分析,确定了适用于环井式立体停车库的最优存取控制策略,完成十次存取车任务总耗时缩短了近20s。对立体停车库的工作原理、控制流程以及存取控制策略进行综合分析,选择西门子S7-1200PLC作为立体停车库控制器。使用博途TIA软件,完成了环井式立体停车库控制系统的初始化、停车、取车以及车库存取策略子程序的编写,实现了对立体停车库控制系统的整体设计要求。再次,立体停车库转盘作为立体停车库的重要组成装置,可实现升降与旋转功能。因此,提高转盘双电机协同控制系统的控制精度,对缩短车库车辆停放时间的要求具有重要意义。传统PI控制算法在双电机协同控制系统的应用中,存在着主从电机响应曲线误差较大、控制补偿能力弱等问题。因此,提出了一种串联分级式电机控制策略,并且联合三角形隶属度函数设计了一种适用于转盘双电机协同控制系统的分级自适应Fuzzy-PI算法。利用Simulink建立以永磁同步电机(PMSM)为控制对象的双电机协同控制系统仿真模型,将分级自适应Fuzzy-PI算法与传统PI控制算法、分级滑模变结构控制算法的控制效果进行对比分析。结果表明,改进后的分级自适应Fuzzy-PI算法使得系统主从电机协同误差低于1%,对从电机的转速控制精度比传统PI控制算法的转速控制精度提高了25%,转速收敛速度比分级滑模PI控制算法的从电机转速收敛速度提高了0.08s,且从电机的输出转矩误差降低了20%。最后,使用组态王软件设计了环井式立体停车库人机交互界面,搭建了仿真试验平台。在人机交互界面的设计中,以停车时间作为划分标准,将停车模式分为三种:长时停车模式、日常停车模式、短时停车模式,从而实现了立体停车库分时停车功能。该功能的设计有效地提高了车位利用率,缩短了用户存取车时间。在试验仿真平台中,建立了立体停车库的存取车实时数据库,完善了报警监控系统,模拟了立体停车库存取车过程,验证了立体停车库控制系统设计的正确性。

关键词：立体停车库结构设计控制系统电机控制算法人机交互

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基于滑膜观测的FOC无刷电机控制系统设计

机电工程技术 2024年第1期53卷 159-162,211页

作者：许为龙徐宏宇沈阳航空航天大学电子信息工程学院沈阳110136

针对目前全驱动型机器人的高工作精度以及高稳定性需求,设计全驱动型机器人关节驱动控制系统。基于无刷电机数学模型,电机驱动方案采用矢量电机控制算法FOC,电机角速度位置采用有感、无感相结合获取,即在启动以及低速转动下采用位置传感... 详细信息

针对目前全驱动型机器人的高工作精度以及高稳定性需求,设计全驱动型机器人关节驱动控制系统。基于无刷电机数学模型,电机驱动方案采用矢量电机控制算法FOC,电机角速度位置采用有感、无感相结合获取,即在启动以及低速转动下采用位置传感器,在中高速转动下切换使用滑模观测器。观测器对电机反电动势观测值进行运算处理,获得电机位置和速度。在MATLAB/Simulink搭建控制模型,验证算法可行性。仿真结果表明:在负载情况下,中低转速下,控制精度低,低成本位置传感器足以满足控制需求;在中高转速下,位置获取方法切换为滑模观测器,此时无位置传感器控制,无需使用高精度位置传感器,根据电机运行的电流观测到的位置,足以满足中高转速需求。且观测器监测内部运行状态,无视外界影响,大大提高控制系统的响应性与稳定性。

关键词：全驱动型机器人无刷电机电机控制算法矢量控制(FOC) 滑模观测器无位置传感器控制

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并联机器人视觉联动控制策略研究

装备制造技术 2018年第9期 41-44,89页

作者：田习文祁宇明天津职业技术师范大学机械工程学院天津30222

并联机器人应用领域变广泛,对其自主化、智能化要求亦越高,众多智能化产品引入视觉系统,胜任更为复杂的工作。基于并联结构的博弈机器人,为在精度和速度上实现突破,对其视觉系统加以优化,同时对算法进行优化,进而实现视觉联动控制。以... 详细信息

并联机器人应用领域变广泛,对其自主化、智能化要求亦越高,众多智能化产品引入视觉系统,胜任更为复杂的工作。基于并联结构的博弈机器人,为在精度和速度上实现突破,对其视觉系统加以优化,同时对算法进行优化,进而实现视觉联动控制。以视觉识别为基础,实现视觉实时处理的优化与电机控制算法的优化,探索联动控制的方法策略——单项目优化。

关键词：并联机器人视觉联动控制视觉实时处理电机控制算法单项目优化

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空气辅助尿素泵电机驱动技术研究

现代车用动力 2017年第3期 19-23页

作者：韩邵君无锡威孚高科技集团股份有限公司江苏无锡214028

分析了空气辅助尿素泵(ReNO_x2.0)的工作原理,并对其关键部件步进电机的控制,分别从电机驱动技术、电机加减速控制和电机驱动精度控制三方面进行了研究,使用8细分的步进电机驱动方式改善了电机的控制效果,增加步进电机的减速控制解决了... 详细信息

分析了空气辅助尿素泵(ReNO_x2.0)的工作原理,并对其关键部件步进电机的控制,分别从电机驱动技术、电机加减速控制和电机驱动精度控制三方面进行了研究,使用8细分的步进电机驱动方式改善了电机的控制效果,增加步进电机的减速控制解决了原方案中尿素泵失步和堵转的问题,增加的电机驱动精度控制提升了尿素泵的转速区分度,明显降低了转速误差,改进设计后的ReNO_x2.0性能得到显著提高,基本达到进口件的性能水平。

关键词： SCR后处理空气辅助尿素泵步进电机控制电机细分控制电机控制算法