一、采用双CPU的混合式步进电动机速度控制系统（论文文献综述）
齐闻[1]（2021）在《基于步进平移台的高精度视频采集控制系统研制》文中研究说明随着现代电子技术的飞速发展,控制系统的应用也慢慢普及化,人们将多年来提出的各种各样的控制算法应用在工业生产中,从而实现生产的智能化。本文研究的主要内容是基于上位机labview的多步进电机控制系统,以实现三轴联动的四轴控制技术,并且系统本身还需要根据不同的需求拓展出各种功能,具有一定的实用价值。为测试并利用该系统来实现一定的功能,从而设计了一套基于步进平移台的高精度视频采集控制系统。本文一开始论述了步进控制系统的现状与发展趋势、研究此课题的意义、步进控制系统的特点以及监控系统的发展和应用现状[1],本文通过研究国内外的步进控制系统的发展情况,使用了一种泛布尔PID算法控制三轴电机来控制摄像头的运动,用以实现各种采集功能,并设计了上位机用以方便远程操作等功能。基于简化各种条件得到的混合式步进电机的数学模型,分别将传统PID和泛布尔PID两种控制算法应用到电动机模型中,对控制系统的电流以及角速度等参数的控制效果进行比较,对比这两种的控制效果,可以看出,将泛布尔PID控制算法应用于控制系统的有效性很高。控制步进电机的静态性能和动态性能很有效果,获得非常满意的伺服控制效果。接着在原理分析中,将该系统主要的工作原理及设计思路分六步进行阐述,在软件设计中着重介绍了上位机labview部分的程序设计,并简要概述其在软件方面实现对步进电机三轴联动的四轴控制;在硬件设计中,从硬件电路与机械结构设计等两个角度出发,完成了系统的总体架构;最后对多次实验数据进行分析后,验证了此系统的控制精度。此系统由完成人机交互操作的上位机labview、核心板、单轴控制卡、步进电机驱动器及步进电机等五部分组成,基于嵌入式技术并协同控制四路步进电机的运转。根据上位机labview的要求,采取模块化设计的思想,从参数设置、电动机控制、通信配置等功能模块入手,对三轴联动的四轴控制系统中步进电机的速度、位置、最大加速度、传动比及细分数等参数实现精准控制,并根据下位机反馈到上位机的实时参数信息来调节电动机的运行速度及滑台的相对位置。当核心板上的单片机接收到上位机labview发送的重要数据参数后,利用拓展芯片CH438Q暂时寄存,这样可以减少主CPU的工作量,空出多余的CPU内存供更多的外设拓展使用,再将数据传输给MAX13487所对应路的处理器进行控制,依据RS485串口通信方式,将解析后的数据参数信息,传输至四个单轴控制卡上的STC15单片机中,并利用单轴控制卡上面的接口与电动机驱动器相连,控制步进电机转动从而也作用于相应的丝杠,带动光轴上的滑台做直线运动,实现三轴联动的四轴控制技术,从而驱动摄像头完成高精度、多角度的视频采集工作。
李浩,黄潇嵘,孙海林,周浩,王涛,郑悦[2]（2021）在《一种新型太阳阵驱动机构用两相步进电机驱动技术研究》文中研究指明为了满足空间机构更高的驱动控制转速范围和驱动稳定度要求,两相混合式步进电机在太阳电池翼、数传天线等空间机构中获得了应用。本文对二相混合式步进电动机进行结构分析,在磁网络模型的基础上建立二相混合式步进电动机的数学模型。通过推导步进电动机自感和互感的表达式,可以将二相混合式步进电动机看做是永磁凸极同步电动机。将永磁同步电动机的自同步控制方法引入到混合式步进电动机的控制中,建立二相混合式步进电动机的自同步控制系统。从而在保留二相混合式步进电动机的定位精度的基础上,提高了调速性能。为进一步的工程研制工作提供了理论依据。
何乐[3]（2021）在《超强型混合式步进电机的优化设计》文中研究指明(普通)混合式步进电机内部磁场极为复杂,同时存在轴向磁场和径向磁场,且轴向磁场分布很不均匀,是三维轴向不对称的高度饱和的非线性电磁场。在普通混合式步进电机定转子铁芯小槽内插入径向充磁的永磁体小条,构成了超强型混合式步进电机,这一结构进一步增加了超强型混合式步进电机磁路系统的分析计算和优化设计的难度。本文对超强型混合式步进电机的工作机理进行了分析,建立了基于Opera电磁场分析软件的超强型混合式步进电机三维模型,进行了静态磁场的分析计算和磁路的优化设计等方面的研究工作,主要工作体现在以下几个方面:首先,在研究了普通混合式步进电机的内部磁场和工作原理的基础上,揭示了超强型混合式步进电机提高静转矩的机理。接着,在Opera三维仿真平台上建立了超强型混合式步进电机的三维模型,对其进行了仿真研究:（1）对复杂磁路系统的有限元网格剖分方法进行了研究,通过电机反电动势波形验证了网格剖分方案的正确性;（2）给出了普通型和超强型两种混合式步进电机的磁密分布云图,并对其进行对比分析,验证了超强型混合式步进电机提高电机静转矩的工作机理;（3）通过仿真结果与实测值的对比分析,验证了本文建立的三维模型和参数设置方案等具有较高的准确度,为后续的优化设计提供了基础。最后,对超强型混合式步进电机齿部参数对静转矩的影响进行研究,在电机定、转子内外径等尺寸不变的情况下,以提高静转矩为设计目标,根据控制变量法分别对定、转子齿宽和齿高进行优化,得到了最佳齿宽和齿高的参数范围,为同类型的步进电机设计提供了参考。
黄一哲[4]（2020）在《基于S曲线步进式模糊神经网络PID的3D打印精度提升策略》文中研究表明3D打印技术是一项改变世界的新技术,它不仅减少了材料的消耗而且减少了对环境的污染。人们仅仅需要一台3D打印机就可以使得产品的生产方式变得私人化、定制化。但现如今大部分的3D打印产品精度较低,打印的模型存在阶梯状的纹路影响产品质量而且打印效率也较低。本文以熔融沉积成型技术（Fused deposition modeling,FDM）的3D打印机为研究对象提出了相应的解决方法。本文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）首先分析了3D打印机的打印原理,找到了打印机在打印过程中产生误差的原因,建立了三维模型表面光滑程度的公式。其次验证了在模型切片和模型打印过程中分层厚度和打印角度是影响打印质量的主要原因,根据这些原因提出了增加打印质量的办法。最后从控制层面上分析了打印机的主要器件（步进电机）的基本结构和运行原理,根据步进电机的物理特性建立了它的数学模型。目前步进电机存在的主要问题是低频振动和高频丢步,使用Logistics函数对传统的S形加减速曲线分段处理,使得加减速曲线平滑且连续,能够减少步进电机在运行过程中丢步和振动现象又可以提高打印的效率。（2）由于S形加减速算法无闭环反馈,普通的PID算法不满足步进电机的精准控制。根据步进电机的加速特性提出了基于S曲线步进式PID算法。首先根据改进的S加减速曲线优化了步进调制过程,其次通过仿真实验找到步进电机的调制时间,最后通过仿真软件进行实验,发现了基于S曲线步进式PID比传统步进式PID更有优越性,在打印过程中提高了6.5%的打印效率,提高了3D打印机的精度减少了步进电机振动的现象。（3）由于S曲线步进式PID控算法的参数调节困难且繁琐,因此采用了模糊神经网络在线调节PID参数的方法解决。首先设计了模糊神经网络控制器,其次建立了符合S曲线的步进式PID参数调节的规则,给出了基于S曲线的步进式模糊神经网络PID的学习方法,并且将这一模糊规则通过神经网络训练用于PID参数的调节。最后通过MATLAB软件对算法进行比较发现,基于S曲线的模糊PID使得步进电机的速度曲线变化呈S形,符合步进电机的加速度规律,有较高的精准度具有一定的抗干扰能力。而S曲线的步进式模糊神经网络自适应PID有自学习的能力总体上优于模糊PID。相对于传统的PID控制算法,提出的算法响应速度更快,鲁棒性更好,为FDM3D打印机的打印精度提供了理论基础。
史家顺[5]（2020）在《基于泛布尔PID控制的步进伺服控制器研制》文中提出步进电机作为一种开环控制元件,其工作原理是将电脉冲信号转换成角位移或者非线性角位移,具有定位精度较高、运动过程中存在的累计误差较小、系统可靠性强等优点。目前,两相混合式的步进电机已经作为适用市场需求的主流步进电机,在电子、航天工程、自动控制、以及医疗等各种运动控制技术领域的应用中发挥着积极的作用。随着其现代化的程度越来越高,传统的步进电机开环控制因其运动响应慢、易出现丢步、鲁棒性不强错误!未找到引用源。等缺陷已经不能完全满足现代化生产的需求,对步进电机伺服控制系统的研究方案势在必行。在步进电机伺服控制系统中,驱动装置的好坏和检测装置的优劣直接影响步进伺服控制系统的控制效果,本文自主设计了基于专用驱动芯片的伺服驱动控制器。为了改善传统PID控制策略在步进伺服控制系统中控制性能的不足,引入泛布尔PID控制策略,旨在满足现代企业对步进伺服控制系统提出的更高的静态、动态控制性能需求。本文基于两相混合式步进电机的数学模型,在Matlab/Simulink环境里搭建了泛布尔PID控制器模型,分别将泛布尔PID控制算法与经典的PID控制算法应用在步进电机伺服控制器中,对步进伺服系统的输出效果上进行比较。分析MATLAB仿真模型的结果可知:与传统的PID控制相比,采用泛布尔PID算法控制时,在步进电机闭环控制状态下,电流、机械转矩的角速度和其电磁转矩的变化更加平滑,当电机负载发生变化时,电机的实际运动位置和速度能够与负载保持一致的变化,且其电磁转矩、电流和机械转矩角速度的变化能够随着电机负载的变化而自动做出迅速的反应,可见采用泛布尔PID控制算法在步进伺服控制系统中具有更好的抗干扰能力和更加稳定的动态控制性能,仿真结果得到了令人非常满意的控制效果。为了验证基于泛布尔PID控制算法的可行性和一般实用性,本文分别以STC8A8K64S4A12和TMC5160做核心控制芯片和驱动芯片,完成各模块硬件电路设计,根据硬件电路的设计,完成软件的编写,同时搭建了两轴的绘图机实验平台,对步进伺服控制系统进行基础的实验。实验结果表明:本文设计的步进伺服控制系统满足现代工业需求,验证了泛布尔PID控制策略在步进电机伺服控制系统中更具优越性。
王晓峰[6]（2020）在《步进电机的精准控制》文中研究指明随着21世纪电子、计算机和控制技术的飞速发展,相关的技术产业变革也是日星月异。步进电机因其具有成本较低、控制方式方法简单等优点,被广泛地应用在工业领域和电子领域。然而,由于步进电机属于特种电机,与交流电源相连接是无法工作的。只有使用专门的驱动器,才可以使步进电机正常工作。而步进电机运行的稳定性和精准性除了与它自身特性有联系以外,在很大程度上也由控制方式和启停控制算法所决定。所以,在研究步进电机控制系统的同时也要设计加入合适启动停止算法。本文根据课题的研究背景,首先介绍了混合式步进电机的相关特点及当前步进电机的国内外研究现状。其次,在已有文献的基础上,本文根据研究设计的内容,介绍了控制系统的研究策略以及硬件结构。再次,对涉及到的硬件,包括步进电机、步进电机驱动器等设备进行比较和选型,然后对实际中广泛应用的梯型启停算法和S型启停算法进行改进,建立新的梯型-S型结合算法数学模型,并且分析了新型算法相对于其他算法的优点。然后,对硬件进行调试,包括细分驱动器DRV8825的测量以及步进电机驱动器拓展版和消纹器的设计制作等工作,同时,使用keil5软件编写包括串口协议、电机驱动、新型控制算法在内的子程序和主程序。最后,在机械平台上进行实际验证,由于机械结构是四个步进电机带动三轴运转。各个轴运转的步数和距离不同,本文以X轴举例,验证最后带动运转1cm、1mm距离时,误差满足设计要求,可以实现精准控制。本课题在硬件方面,选择STM32F407为主控制芯片,负责控制信号的输出,选择DRV8825为驱动芯片,设计了一种新的梯型-S型控制算法,通过keil5软件的编程,在实际机械平台的验证,从而得出了新型梯型-S型启停算法能够实现对步进电机高精准控制的结论。
顾霆[7]（2020）在《高精度磁悬浮跟瞄系统设计》文中研究表明进入21世纪,各国对空间的研究越来越激烈,各国的空间飞行探测活动也越来越频繁。空间目标跟踪系统仍然使用传统的齿轮传动,这很容易使得空间中的齿轮之间发生冷焊现象。同时,现有的空间跟瞄系统无法准确追踪目标,传统齿轮传动的可靠性不高,发生故障后的修复比较困难。解决空间目标探测系统存在的空间冷焊和无法精确跟踪目标的问题迫在眉睫。磁悬浮技术可以很好的解决空间冷焊问题,在空间目标跟瞄系统中使用磁悬浮轴承来代替现有系统存在的机械齿轮传动机构,避免了机械接触,解决空间冷焊问题的同时,具有响应速度快、能耗低、噪音小、寿命长等优点。并且为了对于待观测目标位置以及活动情况进行监测,空间目标跟瞄系统中的机电执行元件可以使用可以将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的步进电动机,同时设计高性能高细分精度驱动器,实现对步进电动机的高精度细分,实现对于目标的精确定位与追踪。磁悬浮轴承、步进电机、驱动器等构成的高精度磁悬浮跟瞄系统,可以很好的解决空间冷焊问题,同时实现对目标的精确定位与追踪。本文设计了一种基于磁悬浮轴承与步进电机的跟瞄系统,采用磁悬浮轴承,解决在太空低温环境下相互啮合的齿轮之间容易发生冷焊,可靠性不高的问题。采用可控电流源实现高精度高细分数步进电机细分驱动的方法,实现低转速、短距离运动后的停止和启动,建立了三自由度混合磁悬浮轴承的仿真模型,并进行仿真分析。传统的磁悬浮系统中,一般都会使用两个径向磁轴承和一个轴向磁轴承来实现五个自由度的悬浮,但是三个磁轴承会使得转子轴的长度增加,磁悬浮系统的体积增大。采用具有三自由度混合磁悬浮轴承来代替磁悬浮系统中的一个径向磁轴承和一个轴向磁轴承,缩小了磁轴承系统的体积,同时混合磁轴承还有降低功率放大器的功耗,减少电磁铁的匝数的优点,特别适合在小型化,低功耗的系统中使用。设计了磁悬浮跟瞄系统装置,以模块化的思想在matlab/simulink中搭建了两相混合式步进电机驱动系统仿真模型。最后进行实验测试,并对实验结果进行分析和总结。
冯晨光[8]（2020）在《磁条位置、剩磁、气隙宽度对超强型混合式步进电动机静转矩的影响》文中研究指明在混合式步进电动机的定转子槽内插入磁条,构成了超强型混合式步进电动机,本文重点研究了超强型混合式步进电动机提高静转矩的机理,磁条在槽中的位置、磁钢剩磁以及气隙宽度对静转矩的影响,主要工作体现在以下几个方面:首先,介绍了混合式步进电机及超强型混合式步进电机的结构、工作原理,研究了超强型混合式步进电机提高静转矩的机理。其次,利用Soildworks软件建立超强型混合式步进电机的三维模型,导入Maxwell 3D软件进行仿真研究:（1）研究了超强型混合式步进电动机的气隙磁密,揭示了提高静转矩的机理,并与混合式步进电动机进行对比;（2）对磁条分别位于槽内底部、槽内中部、槽顶部三种情况进行静转矩的仿真比较,结果表明磁条位于槽顶部有最大的静转矩;（3）研究了剩磁参数对静转矩的影响,发现采用剩磁小的永磁体会使电机静转矩略微减小;（4）研究表明超强型混合式步进电动机存在最佳气隙宽度。最后,制作了1台超强型混合式步进电机样机,测试结果与仿真结果基本一致,超强型混合式步进电机的静转矩约为混合式步进电机的2倍。
霍寅龙[9]（2020）在《基于鲁棒滤波的步进电机无传感器速度估计》文中研究表明两相混合式步进电机及其细分驱动系统是当前数字控制领域流行的低成本位置控制执行机构,在总线构成的机电一体化系统中,往往利用编码器监测位置实现步进驱动系统的速度反馈。由于编码器本身的不足,对无位置传感器检测步进电机的速度技术的研究具有一定现实意义,而利用扩展卡尔曼滤波算法（Extended Kalman Filter,简称EKF）的估计方案是步进电机反馈速度方案的主流。然而,步进电机存在强非线性、电感等参数随运行变化剧烈等特点,因此估计算法需要更强的鲁棒性。本文专门针对步进电机细分驱动系统提出了一套利用扩展H∞滤波器（Extended H∞Filter,简称EHF）作为的观测器实现无位置传感器速度估计的方案,用以提高对参数变化的鲁棒性。全文分三个部分:首先,建立了两相混合式步进电机及其细分驱动的数学模型。电机本体方向上,推导了最简数学模型和基于磁网络的非线性模型,着重阐述了电机相电感非线性的由来与表达式。细分驱动方向上,结合电流矢量,推导出了将电感非线性看做参数不确定性的步进电机最简模型,并分析得到不确定性的能量有界性。然后,从线性卡尔曼滤波和H∞滤波开始,推导EKF和EHF估计步进电机驱动系统的表达式,并对比研究EKF与EHF在非线性系统上的区别,得出EHF更适用于步进系统的结论与关键参数?。最后是仿真和实验。仿真部分于Matlab/Simulink环境构建两相混合式步进电机与其细分驱动,以及基于EKF与EHF的速度估计模块,比较二者的估计性能与鲁棒性。实验部分在鸣志电器STF系列开环步进电机驱动器的平台上,借助CANopen总线,在上位机上实现了利用EHF估计步进电机速度,证明了该方案的可行性。
吴迪[10]（2020）在《机器人关节用电机驱动系统的关键技术研究》文中认为随着全球老龄化的加剧,以及劳动力成本的上升,使用工业机器人代替人力劳动已成为全球发展趋势。现阶段,机器人已被广泛应用在焊接、搬运、医疗、服务等领域。机器人关节主要由主运动控制器、电机及驱动系统、传感器、减速器等组成,其中影响机器人关节性能的一个关键组成是电机及驱动系统。经调研国内外研究现状知,大多数机器人关节采用的电机是步进电机和永磁同步电机。目前,随着控制理论的发展和应用需求的不断提升,各行业各领域对电机驱动系统的性能要求越来越高。本文首先针对现有步进电机驱动系统存在的抖振、低转速、带载能力弱、容易出现失步等缺点,围绕如何提高步进电机闭环驱动系统的高速带载能力和定位精度展开研究。其次针对现在的永磁交流伺服系统在轨迹运动控制场合响应速度不够快和定位精度不高的问题,本文围绕如何进一步提高永磁交流伺服驱动系统的动态响应速度和定位精度展开研究。本文首先对课题的研究背景与意义及国内外现有的步进电机闭环驱动系统和永磁交流伺服驱动系统的控制方法进行了阐述。其次,为了提高步进电机驱动系统的高速能力和带载能力,针对现有步进电机驱动系统存在的抖振、低转速、带载能力弱、容易出现失步等缺点,提出了一种基于混合控制器的高速重载闭环驱动方法,包括位置速度混合控制器设计和超前角前馈控制两个核心内容。为了提高永磁交流伺服驱动系统的动态响应速度,针对永磁交流伺服系统在轨迹运动控制场合存在的响应速度不够快和定位精度不高等问题,提出了一种电流预测控制方法;为了提高永磁交流伺服驱动系统的定位精度,引入一种负载力矩辨识算法,提出了一种基于预测控制的永磁同步电机负载力矩辨识及前馈补偿方法。然后,为了验证所提出方法的有效性,分别建立了 Simulink仿真模型、开发了驱动系统的软硬件、搭建了测试平台对驱动系统性能进行试验。最后,基于设计的仿真模型和测试平台,分别进行了算法验证。验证主要分两大内容:首先,针对步进电机闭环驱动系统,进行了驱动系统高速性能和带载能力的测试,由实验结果可知,与传统开环驱动系统相比,本文所提出的基于混合控制器的高速重载闭环驱动系统,在空载情况下,最高转速可以达到2000r/min,空载的高速运行速度提升约50%;在相同的运行速度下,其带载能力大于传统开环驱动系统,有效转矩能提升到保持转矩的81.25%以上;在同样的脉冲位置给定情况下施加同样的负载力矩,混合式闭环驱动系统具有更快的响应速度和定位精度。其次,针对永磁交流伺服驱动系统,通过速度控制、带载启动和负载扰动抑制性能的测试,由结果可知,基于预测控制的驱动系统,相比基于传统PI控制的驱动系统,具有更快的动态响应速度,且负载扰动变化时的恢复时间更短,加快了估算负载力矩的辨识速度。最后通过将估算负载力矩做前馈补偿,进一步提高了提高了驱动系统的速度响应和定位精度。
二、采用双CPU的混合式步进电动机速度控制系统（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、采用双CPU的混合式步进电动机速度控制系统（论文提纲范文）
（1）基于步进平移台的高精度视频采集控制系统研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 步进控制系统的发展状况 |
| 1.1.2 步进控制系统的特点 |
| 1.1.3 “监控”的应用现状 |
| 1.2 步进控制驱动器的发展史 |
| 1.3 步进控制系统常用驱动分类 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 1.5 主要工作内容 |
| 第二章 三轴步进平移台控制算法研究 |
| 2.1 经典控制算法 |
| 2.2 泛布尔PID控制算法 |
| 2.3 泛布尔代数PID在步进控制系统中的控制 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 泛布尔PID算法在步进控制系统中的应用 |
| 3.1 步进控制的仿真建模 |
| 3.1.1 二相混合式步进电机的数学模型 |
| 3.1.2 步进电机系统电流细分控制的仿真建模 |
| 3.1.3 基于泛布尔控制的混合式电动机仿真建模 |
| 3.2 仿真结果分析 |
| 3.2.1 步进控制系统中参考位置变化时的仿真结果 |
| 3.2.2 步进控制系统中负载突变时的仿真结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 三轴步进平移台控制系统硬件设计 |
| 4.1 总体架构设计 |
| 4.2 原理分析 |
| 4.3 硬件电路设计 |
| 4.3.1 核心板上的硬件电路设计 |
| 4.3.2 单轴控制卡上的硬件电路设计 |
| 4.4 三轴联动的四轴控制视频采集系统的机械结构设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 三轴步进平移台控制系统软件设计 |
| 5.1 上位机系统的简介及功能 |
| 5.1.1 人机交互界面 |
| 5.1.2 上位机的通信协议 |
| 5.1.3 上位机的模块化设计 |
| 5.1.4 上位机的程序设计 |
| 5.2 下位机部分的软件设计 |
| 5.2.1 CH438Q芯片配置及功能介绍 |
| 5.2.2 下位机软件程序思路介绍 |
| 5.3 实物精度测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）一种新型太阳阵驱动机构用两相步进电机驱动技术研究（论文提纲范文）
| 1 混合式步进电机结构 |
| 2 数学模型 |
| 2.1 电压方程 |
| 2.2 磁网络模型 |
| 2.3 永磁体单独励磁条件下磁网络模型 |
| 2.4 定子绕组电流励磁条件下磁网络模型 |
| 3 混合式步进电动机自同步控制 |
| 4 混合式步进电动机控制系统发展展望 |
| 5 结论 |
（3）超强型混合式步进电机的优化设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 步进电机的概况 |
| 1.1.1 步进电机的发展历史 |
| 1.1.2 步进电机的分类 |
| 1.1.3 混合式步进电机的发展 |
| 1.2 步进电机的分析方法 |
| 1.2.1 线性分析法 |
| 1.2.2 非线性分析法 |
| 1.2.3 有限元分析法 |
| 1.3 本课题研究意义和研究内容 |
| 1.3.1 本课题研究意义 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第2章 混合式步进电机工作原理 |
| 2.1 混合式步进电机基本结构和工作原理 |
| 2.1.1 混合式步进电机基本结构 |
| 2.1.2 混合式步进电机工作原理 |
| 2.2 超强型混合式步进电机工作原理 |
| 2.3 数学模型和技术指标 |
| 2.3.1 数学模型 |
| 2.3.2 主要技术指标 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超强型混合式步进电机的静态仿真 |
| 3.1 研究方法简介 |
| 3.1.1 有限元法简介 |
| 3.1.2 Opera电磁场分析软件简介 |
| 3.2 三维有限元模型 |
| 3.2.1 模型搭建及材料设定 |
| 3.2.2 网格划分及方案验证 |
| 3.3 磁场分布 |
| 3.3.1 超强型混合式步进电机磁场分布 |
| 3.3.2 磁条聚磁作用 |
| 3.4 样机试制与实测结果 |
| 3.4.1 样机尺寸 |
| 3.4.2 实测结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超强型混合式步进电机齿部参数优化 |
| 4.1 齿部参数对电机静态性能的影响 |
| 4.1.1 齿部参数对电机最大静转矩的影响 |
| 4.1.2 定转子齿距角分析 |
| 4.2 齿宽比的优化 |
| 4.2.1 转子齿宽比优化 |
| 4.2.2 定子齿宽比优化 |
| 4.3 齿高比的优化 |
| 4.3.1 转子齿高比优化 |
| 4.3.2 定子齿高比优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 进一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间科研成果 |
（4）基于S曲线步进式模糊神经网络PID的3D打印精度提升策略（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 3D打印机精度的国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容以及章节安排 |
| 第2章 3D打印产品的精度分析 |
| 2.1 3D打印模型精度分析 |
| 2.2 步进电机的误差分析 |
| 2.3 二相混合式步进电机的建模 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 步进电机的加减速曲线 |
| 3.1 常见的步进电机加减速度曲线 |
| 3.2 分段式S加减速曲线 |
| 3.2.1 Logistic回归模型 |
| 3.2.2 分段式S加减速曲线及特性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 S曲线步进式PID |
| 4.1 步进式PID |
| 4.1.1 PID控制算法 |
| 4.1.2 步进式PID |
| 4.2 S曲线步进式PID |
| 4.3 仿真实验与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于S曲线的模糊神经网络自适应PID |
| 5.1 模糊神经网络自适应PID |
| 5.1.1 模糊控制原理 |
| 5.1.2 神经网络 |
| 5.1.3 模糊神经网络自适应PID |
| 5.2 基于S曲线的模糊神经网络自适应PID |
| 5.2.1 基于S曲线的模糊控制规则 |
| 5.2.2 基于S曲线的模糊神经网络控制器设计 |
| 5.3 实验仿真和结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）基于泛布尔PID控制的步进伺服控制器研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 步进电机伺服控制 |
| 1.1.1 步进伺服控制系统的研究现状 |
| 1.1.2 步进电机的发展现状 |
| 1.1.3 步进电机的特点 |
| 1.2 步进电机伺服控制器的设计 |
| 1.2.1 步进电机伺服控制器的驱动电路组成 |
| 1.2.2 步进电机驱动方式的发展 |
| 1.2.3 步进电机的分类 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第二章 泛布尔PID控制算法研究 |
| 2.1 PID控制 |
| 2.2 泛布尔PID控制 |
| 2.2.1 逻辑值 |
| 2.2.2 定义因素 |
| 2.2.3 定义状态变量 |
| 2.2.4 数学模型 |
| 2.3 伺服控制系统的泛布尔代数PID控制策略 |
| 2.3.1 泛布尔PID控制器 |
| 2.3.2 泛布尔PID控制原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 泛布尔PID算法在步进伺服控制系统中的研究 |
| 3.1 Matlab/Simulink的简介 |
| 3.2 步进伺服控制的仿真建模 |
| 3.2.1 二相混合式步进电动机的数学模型 |
| 3.2.2 伺服系统电流细分控制的仿真建模 |
| 3.2.3 伺服系统泛布尔控制的仿真建模 |
| 3.3 仿真结果分析 |
| 3.3.1 伺服系统中参考位置变化时的仿真结果 |
| 3.3.2 伺服系统中负载突变时的仿真结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 伺服控制器控制框架的设计方案 |
| 4.1 伺服控制器控制架构选择方案 |
| 4.2 伺服控制器硬件电路总体设计 |
| 4.3 步进伺服控制器各功能模块电路设计 |
| 4.3.1 主控芯片模块设计 |
| 4.3.2 驱动电路设计 |
| 4.3.3 电源管理模块设计 |
| 4.3.4 通讯模块设计 |
| 4.3.5 拨码开关的电路设计 |
| 4.3.6 I/O信号隔离电路设计 |
| 4.3.7 编码器设计 |
| 4.4 两轴绘图机运动实验平台 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 伺服控制系统相关软件开发 |
| 5.1 软件系统设计简介 |
| 5.2 上位机软件设计 |
| 5.2.1 LabVIEW与下位机通信程序设计 |
| 5.2.2 人机界面制作 |
| 5.3 下位机软件设计 |
| 5.3.1 专用芯片的初始化配置 |
| 5.3.2 主函数的程序设计 |
| 5.4 实验数据测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（6）步进电机的精准控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 步进电机概述 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文研究意义及主要内容 |
| 2.控制系统总体方案设计 |
| 2.1 控制系统需求分析 |
| 2.2 被控系统的总体结构 |
| 2.3 控制方案设计 |
| 2.4 控制系统硬件 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.控制方案分析 |
| 3.1 控制系统中步进电机选型 |
| 3.2 步进电机细分驱动技术 |
| 3.3 细分驱动器选型 |
| 3.4 步进电机启停控制算法分析 |
| 3.4.1 步进电机矩频特性 |
| 3.4.2 梯型加减速算法数学模型 |
| 3.4.3 五段S型加减速算法数学模型 |
| 3.4.4 梯型-S型结合控制算法 |
| 3.5 本章小节 |
| 4.控制系统整体测试 |
| 4.1 控制系统硬件结构 |
| 4.1.1 STM32控制器 |
| 4.1.2 步进电机细分驱动模块 |
| 4.1.3 驱动器调试 |
| 4.1.4 电源模块 |
| 4.1.5 其他电路模块 |
| 4.2 控制系统软件调试 |
| 4.2.1 串口协议实现 |
| 4.2.2 加减速算法实现 |
| 4.2.3 运转距离调试 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（7）高精度磁悬浮跟瞄系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 磁悬浮技术 |
| 1.2.1 磁悬浮技术的发展 |
| 1.2.2 磁悬浮原理及分类 |
| 1.2.3 磁悬浮轴承 |
| 1.2.4 磁悬浮电机 |
| 1.3 步进电机 |
| 1.3.1 我国步进电机的发展 |
| 1.3.2 步进电机的分类及特点 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第二章 磁悬浮跟瞄系统 |
| 2.1 磁悬浮跟瞄系统的结构与性能指标 |
| 2.1.1 磁悬浮跟瞄系统的内部结构 |
| 2.1.2 磁悬浮跟瞄系统的硬件构成 |
| 2.2 本章小结 |
| 第三章 无推力盘永磁偏置三自由度磁悬浮轴承 |
| 3.1 结构模型 |
| 3.2 磁轴承的漏磁和涡流 |
| 3.2.1 磁轴承的漏磁 |
| 3.2.2 磁轴承的涡流分析 |
| 3.2.3 等效动态磁路 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 步进电机 |
| 4.1 步进电机的分类及其工作原理 |
| 4.1.1 反应式步进电动机的结构和工作原理 |
| 4.1.2 永磁式步进电动机的结构和工作原理 |
| 4.1.3 混合式步进电动机的结构和工作原理 |
| 4.1.4 混合式步进电动机细分步距角的计算 |
| 4.2 两相混合式步进电机的数学模型 |
| 4.2.1 磁链和电感的推导 |
| 4.2.2 两相静止坐标系下的数学模型 |
| 4.3 两相混合式步进电机的细分驱动原理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 实验 |
| 5.1 混合式步进电机细分驱动仿真实验 |
| 5.2 混合式步进电机细分驱动实验 |
| 5.3 实验过程 |
| 5.4 结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）磁条位置、剩磁、气隙宽度对超强型混合式步进电动机静转矩的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 步进电动机的分类 |
| 1.1.1 反应式步进电机 |
| 1.1.2 永磁式步进电机 |
| 1.1.3 混合式步进电机 |
| 1.2 混合式步进电动机的计算和分析方法 |
| 1.2.1 线性分析方法 |
| 1.2.2 非线性分析方法 |
| 1.3 本课题的研究意义和研究内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 超强型混合式步进电动机的工作机理 |
| 2.1 混合式步进电动机的工作机理 |
| 2.1.1 混合式步进电动机轴向磁场 |
| 2.1.2 混合式步进电动机定子磁极磁通 |
| 2.2 超强型混合式步进电动机提高电磁转矩的机理 |
| 2.2.1 混合式步进电动机齿层磁场分析 |
| 2.2.2 超强型混合式步进电动机齿层磁场分析 |
| 2.3 混合式步进电机电磁转矩 |
| 2.4 步进电机的细分控制 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 超强型混合式步进电机仿真设计 |
| 3.1 Ansoft Maxwell简介 |
| 3.2 超强型混合式步进电机模型搭建及设定 |
| 3.3 有无插入磁条对电磁转矩的影响 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 超强型混合式步进电机仿真设计及实验对比 |
| 4.1 磁条位置对电磁转矩的影响 |
| 4.2 永磁体剩磁对电磁转矩的影响 |
| 4.3 气隙宽度对电磁转矩的影响 |
| 4.4 仿真结果与测试结果对比 |
| 4.4.1 样机搭建与测试 |
| 4.4.2 单相通电结果对比 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文工作总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间科研成果 |
（9）基于鲁棒滤波的步进电机无传感器速度估计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景和意义 |
| 1.1.1 步进电机发展概况 |
| 1.1.2 步进电机控制系统分类 |
| 1.1.3 步进控制系统的不足 |
| 1.2 无传感器估计方案发展概况 |
| 1.3 扩展卡尔曼滤波估计方案的研究近况 |
| 1.3.1 对异步电机与同步电机系统估计的研究 |
| 1.3.2 对步进电机系统估计的研究 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 步进电机模型及细分驱动技术分析 |
| 2.1 步进电机的结构与运行原理 |
| 2.2 混合式步进电机的数学模型 |
| 2.2.1 基本数学模型 |
| 2.2.2 磁网络模型和电感 |
| 2.3 开环矢量细分控制系统 |
| 2.3.1 细分驱动技术的原理 |
| 2.3.2 细分驱动的矢量分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于扩展H_∞滤波的步进电机速度估计 |
| 3.1 基于扩展卡尔曼滤波的状态估计简介 |
| 3.1.1 卡尔曼滤波的思想与算法流程 |
| 3.1.2 扩展卡尔曼滤波的离散化与线性化 |
| 3.1.3 基于EKF的 HBM速度、位置估计方案 |
| 3.1.4 EKF估计方案的不足 |
| 3.2 H_∞滤波简介 |
| 3.2.1 H_∞滤波的原理 |
| 3.2.2 H_∞滤波的算法流程 |
| 3.2.3 H_∞滤波相对于卡尔曼滤波的比较 |
| 3.3 扩展H_∞滤波EHF的推导 |
| 3.4 基于EHF的 HBM速度、位置估计方案 |
| 3.5 EHF与 EKF对步进驱动系统的适用性对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 步进电机细分驱动与速度估计的仿真 |
| 4.1 步进电机驱动系统的仿真模型 |
| 4.1.1 电机本体部分 |
| 4.1.2 脉冲生成部分 |
| 4.1.3 电流环控制部分 |
| 4.1.4 功率电路部分 |
| 4.2 EKF与 EHF速度估计的仿真 |
| 4.3 仿真结果及分析 |
| 4.3.1 算法参数选取 |
| 4.3.2 控制对象为最简线性模型的仿真 |
| 4.3.3 控制对象为非线性模型的仿真 |
| 4.3.4 鲁棒性验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 步进电机速度估计系统的实现 |
| 5.1 实验平台介绍 |
| 5.1.1 鸣志STF系列总线控制型驱动器介绍 |
| 5.1.2 主控芯片56F84567 介绍 |
| 5.1.3 系统硬件设计 |
| 5.1.4 通讯总线架构 |
| 5.2 无传感估计的实现方案 |
| 5.2.1 嵌入式系统的可行性 |
| 5.2.2 总线系统的架构 |
| 5.2.3 上位机软件介绍 |
| 5.3 估计系统的软件设计 |
| 5.3.1 DSP端的电机驱动软件 |
| 5.3.2 上位机的估计方案 |
| 5.4 实验结果及分析 |
| 5.4.1 实验参数配置 |
| 5.4.2 采样与估计结果 |
| 5.4.3 组网实验结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（10）机器人关节用电机驱动系统的关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.1 工业机器人的国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.2 机器人关节用驱动电机的发展趋势 |
| 1.2.3 步进电机闭环驱动系统高速重载驱动方法的国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.4 永磁交流伺服系统电流预测控制方法的国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.3 课题研究的主要内容 |
| 第二章 步进电机高速重载闭环驱动系统控制的方法研究 |
| 2.1 步进电机的工作原理阐述 |
| 2.2 步进电机闭环驱动系统整体方案设计 |
| 2.3 两相空间矢量脉宽调制控制的基本原理分析 |
| 2.4 基于混合控制器的闭环驱动方法分析 |
| 2.5 基于位置误差集成前馈的超前角控制方法分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 永磁交流伺服高速高响应驱动系统的控制方法研究 |
| 3.1 永磁同步电机的工作原理阐述 |
| 3.2 永磁交流伺服驱动系统整体方案研究设计 |
| 3.3 Clark变换和Park变换原理研究分析 |
| 3.3.1 Clark变换 |
| 3.3.2 Park变换 |
| 3.4 电流预测控制算法的设计 |
| 3.5 负载力矩辨识及前馈补偿方法研究分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 驱动系统的Simulink建模和软硬件设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 步进电机高速重载闭环驱动系统的硬件设计 |
| 4.2.1 硬件总体结构设计 |
| 4.2.2 控制核心模块电路设计 |
| 4.2.3 驱动核心模块电路设计 |
| 4.2.4 电压转换电路设计 |
| 4.2.5 电流采样及过流保护电路设计 |
| 4.3 步进电机高速重载闭环驱动系统的软件设计 |
| 4.3.1 软件整体构架设计 |
| 4.3.2 软件主程序设计 |
| 4.3.3 电流采样程序设计 |
| 4.4 永磁交流伺服高速高响应驱动系统的Simulink建模 |
| 4.4.1 永磁交流伺服系统的仿真建模 |
| 4.4.2 速度位置一体化模块的建模 |
| 4.4.3 电流预测控制模块的建模 |
| 4.4.4 SVPWM调制模块的建模 |
| 4.4.5 负载力矩辨识观测器模块的建模 |
| 4.5 实验测试平台的设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 测试与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 步进电机高速重载闭环驱动系统的性能测试 |
| 5.2.1 速度控制性能测试 |
| 5.2.2 位置控制性能测试 |
| 5.2.3 机械特性曲线对比测试 |
| 5.2.4 带载驱动性能测试 |
| 5.2.5 小结 |
| 5.3 永磁交流伺服高速高响应驱动系统的性能测试 |
| 5.3.1 速度控制性能测试 |
| 5.3.2 带载启动性能测试 |
| 5.3.3 负载扰动抑制性能测试 |
| 5.3.4 估算负载力矩和估算速度辨识性能对比测试 |
| 5.3.5 引入估算负载力矩前馈补偿后的系统的速度曲线对比测试 |
| 5.3.6 引入估算负载力矩前馈补偿后的系统的位置曲线对比测试 |
| 5.3.7 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、采用双CPU的混合式步进电动机速度控制系统（论文参考文献）
- [1]基于步进平移台的高精度视频采集控制系统研制[D]. 齐闻. 上海第二工业大学, 2021(08)
- [2]一种新型太阳阵驱动机构用两相步进电机驱动技术研究[J]. 李浩,黄潇嵘,孙海林,周浩,王涛,郑悦. 科学技术创新, 2021(07)
- [3]超强型混合式步进电机的优化设计[D]. 何乐. 浙江大学, 2021(08)
- [4]基于S曲线步进式模糊神经网络PID的3D打印精度提升策略[D]. 黄一哲. 河南大学, 2020(02)
- [5]基于泛布尔PID控制的步进伺服控制器研制[D]. 史家顺. 上海第二工业大学, 2020(01)
- [6]步进电机的精准控制[D]. 王晓峰. 内蒙古科技大学, 2020(01)
- [7]高精度磁悬浮跟瞄系统设计[D]. 顾霆. 山东大学, 2020(11)
- [8]磁条位置、剩磁、气隙宽度对超强型混合式步进电动机静转矩的影响[D]. 冯晨光. 浙江大学, 2020(11)
- [9]基于鲁棒滤波的步进电机无传感器速度估计[D]. 霍寅龙. 上海交通大学, 2020(01)
- [10]机器人关节用电机驱动系统的关键技术研究[D]. 吴迪. 浙江理工大学, 2020(04)