倒立摆系统是研究控制理论的一种典型实验装置,具有成本低廉,结构简单物理参数和结构易于调整的优点,是一个具有高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性的不稳定系统。在控制过程中,它能有效地反映诸如稳定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多控制中的关键问题,是检验各种控制理论的理想模型。迄今人们己经利用经典控制理论、现代控制理论以及各种智能控制理论实现了多种倒立摆系统的控制稳定倒立摆系统的最初研究开始于二十世纪五十年代,麻省理工大学电机工程系设计出单级倒立摆系统这个实验设备。后来在此基础上,人们又进行拓展,产生了各式各样的倒立摆:有悬挂式倒立摆、平行倒立摆、环形倒立摆、平面倒立摆倒立摆的级数有一级、二级、三级、四级乃至多级:倒立摆的运动轨道可以是水平的,也可以是倾斜的:倒立摆系统已成为控制领域中不可或缺的研究设备和验证各种控制策略有效性的实验平台。同时倒立摆研究也具有重要的工程背景:如机器人的站立与行走类似双倒立摆系统:火箭等飞行器的飞行过程中,其姿态的调整类似于倒立摆的平衡。由于倒立摆系统与双足机器人、火箭飞行控制有很大相似性,因此对倒立摆控制机理的研究具有重要的理论和实践意义。而就这两方面而言,从目前的研究情况来看,大部分研究成果又都集中在第面即倒立摆系统的稳定控制的研究早在上个世纪五十年代,国外就开始了倒立摆的研究,我国学者也从80年代初开始倒立摆系统的研究。1966年 Schaefer和 Cannon应用bang-bang控制理论,将一个曲轴稳定于倒置位置,实现了单级倒立摆的稳定控制,在60年代后期,作为一个典型的不稳定严重非线性证例,倒立摆的概念被提出,并将其用于检验控制方法对不稳定、非线性和快速性系统的控制能力,受到世界各国许多科学家的重视,寻找不同的控制方法实现对倒立摆的控制。目前,倒立摆的控制方法可分如下几类
上传时间: 2022-04-05
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TMS320F28027 DSP为控制芯片设计的中小功率投切无冲击UPS+软硬件设计源码本文重点研究UPS主电路中蓄电池投切时的实现方法和蓄电池升压电路的实现。主要研究内容如下:1)介绍了UPS系统,给出了系统框图,分析了各个部分的功能,并对其中重要的环节—蓄电池的投切和升压电路做详细分析。2)仿真研究。利用PSIM仿真软件搭建起系统的仿真模型,并对蓄电池的投切和蓄电池升压电路给出仿真结果。通过结果说明该方法正确性。3)硬件实验。以TMS320F28027 DSP为控制芯片,搭建硬件实验平台,给出了实验结果和结论。1. 系统方案 详细说明系统设计的整体思路,用模块的形式指出系统设计的各个关键点,并指出其中使用的关键算法当市电正常时,蓄电池不给逆变器提供能量,通过硬件关断此通道;通过一级Boost升压电路,逆变器输出正弦波经滤波器滤波后供给负载。当市电出现故障时或市电的电能质量在UPS要求的范围之外时,整流桥停止工作,蓄电池输出电压经过两级Boost升压电路将电压抬升至略低于单级Boost输出电压,经逆变器开始给负载提供能量。当输出短路或蓄电池的电压低于允许值时,UPS停止工作,以防止损坏逆变器或者蓄电池。当输出过载时,如果过载是瞬时的,则可以通过控制允许这种情况出现,如果过载时间比较长,则就需要通过转换开关由UPS转到市电给负载供电。
标签: tms320f28027 dsp
上传时间: 2022-05-05
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本研究提出了一套完整的基于Linux嵌入式平台的EtherCAT主站系统设计方案,旨在打通整个EtherCAT协议技术环节。从主站和从站的硬件层面到软件层面再到上位机软件,开发出整套拥有自主知识产权的EtherCAT主站系统。设计EtherCAT从站模块,选用从站控制芯片ET1100设计通信板,STM32单片机设计控制板,将通信板和控制板通过SPI总线接口组合,组成两套从站模块,分别实现数字输入信号检测和模拟输入信号检测的功能。设计EtherCAT主站模块,选用基于AM3358处理器的BeagleBone Black作为Linux嵌入式开发平台,并且在该平台上运行集成Xenomai实时补丁的Linux操作系统,接着在操作系统上构建IgH EtherCAT Master for Linux开源框架和配置开发环境,最后基于这套开源框架进行应用程序的设计,完成整套主站模块设计。设计EtherCAT主站程序的两种交互模式,一种是基于命令行操作的控制台模式,还有一种是基于Qt开发的图形用户界面模式。用户可以通过任意模式,实现过程数据通信和服务数据通信的数据读写,并且执行一些其他的必要功能操作。结果表明,从站模块的基本功能实现,可以有效检测输入的数字信号和模拟信号。主站模块的基本功能实现,可以与从站模块建立起有效的过程数据通信和服务数据通信,性能上同步误差在ns级,报文的传输时间在us级,通讯抖动在us级别,可以满足工业控制系统对实时性的要求。控制台模式和图形用户界面模式交互有效。
上传时间: 2022-05-22
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温度、湿度检测在工农业生产、医学研究等科研工作中具有非常重要的地位。温度、湿度是科研工作中相当重要的参数,如何准确地测量、并且进行数据分析、统计,对科研工作的开展和科研结果的发布有着极其重要的影响。本论文就实际工作需要,解决工作中的实际问题,希望能够利用虚拟仪器构建一套远程温、湿度控制系统。文中首先简要介绍虚拟仪器的概念、特点,概述了虚拟仪器的现状及其未来的发展,并将它与传统的仪器进行了比较,突出了虚拟仪器的优点,同时也涉及了目前应用最广泛,最具有优势的虚拟仪器编程软件LabVIEW的特点及编程方法。 为了能够构建一套稳定可靠的温、湿度控制系统,确保实验数据的准确性和统计的方便与合理,本文重点介绍利用LabVIEW语言开发出一套温、湿度控制系统,该系统以铂电阻作为温度传感器;电容式传感器作为湿度敏感元件,采用美国的NI公司的数据采集卡USB-6008采集温度、湿度信号,通过Internet网络可以实时的监测和控制温、湿度的变化,通过对采集到的数据进行分析和处理,实现数据的报表打印、数据的远程共享,温、湿度的上、下限报警等等。 利用温、湿度传感器和数据采集卡检测温室内温度和湿度参数变化,实现了实验数据的自动采集。针对温室控制过程中温度和湿度存在耦合问题,运用了模糊解耦控制。在模糊解耦控制过程中,根据长期的实践经验总结,制定出了较为合理的温湿度隶属度函数表和模糊解耦控制规则输出表。在去模糊化的过程中,为了便于软件实现,根据Mamdani型模糊推理算法用MATLAB语言编写出了模糊决策表的输出程序。采用目前国际上流行的虚拟仪器技术,进行了计算机测控系统的设计,与传统测试中采用的多参数分别用单个仪器检测、数据单独汇总处理的方式,或基于单片机的数据采集处理系统相比,虚拟仪器技术的应用大大提高了检测和控制的精度,提高了数据处理的速度,并增强了系统的通用性、可靠性、可维护性和可扩展性。采用LabVIEW虚拟仪器开发平台和模块化设计方法,实现了环境参数的实时获取、采集信息的实时显示、控制信号的准确输出及数据的自动处理,减少了人为干预,增加了测控过程的稳定性,避免人为的读数误差和计算误差。在系统试验研究阶段,对系统温湿度参数的自动采集进行试验设计和试验结果分析,从数...
上传时间: 2022-05-25
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在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视牛产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。本文将设计一台四白由度的工业机器人,用于给冲压设备运送物料。首先,本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构,然后选择合适的传动方式、驱动方式,搭建机器人的结构平台;在此基础上,本文将设计该机器人的控制系统,包括数据采集卡和同服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计,重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性,最终实现的目标包括:关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关书的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。关键词:机器人,示教编程,伺服,制动在现代工业中,生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法;程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外,还有大量的装卸、搬运、装配等作业,有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用,为这些作业的机械化奠定了良好的基础。“工业机器人”(Industrial Robot):多数是指程序可变(编)的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置(国内称作工业机器人或通用机器人)。机器人是一种具有人体上肢的部分功能,工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势,但功能较少,适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人,而把工业机械人称为通用机器简而言之,机器人就是用机器代替人手,把工件由某个地方移向指定的工作求以操纵工件进行加.
上传时间: 2022-05-28
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近年来,随着智能家居趋热,门锁作为智能家居的重要组成部分,对保护家居财产安全具有重要作用。其安全性和便捷性受到人们普遍关心。调查显示,虽然智能门锁在高档小区、酒店的应用越来越广泛,但在普通用户中,智能锁市场占有率较低。这是由于市场上的智能锁价格偏高,人们对智能锁的认识不够全面所造成的。因此,本文基于STM32F1系列芯片设计了一种操作简单、安全可靠、价格低廉的智能门锁控制系统。该系统由门锁终端、无线数据传输模块和远程服务平台三部分组成,硬件电路设计完成后,对系统功能需求进行分析,画出功能模块的详细流程图、完成软件代码的编写,并调试和测试系统功能。系统主要完成的内容如下: (1)智能门锁终端设计,以STM32F103ZET6单片机为核心,外接指纹模块、RFID读卡器模块、触摸键盘模块、蓝牙模块、OLED显示模块、存储模块等,配合外围电路,实现指纹、密码、卡片和蓝牙开锁功能,通过OLED显示系统菜单和用户操作信息,将用户开锁信息保存在EEPROM中,方便本地查看和管理。当用户使用未授权的方式开锁次数达到3次,终端会通过无线模块向绑定用户手机发送预警信息并锁定系统3分钟,使其无法操作。 (2)在无线数据传输方面,本系统采用ATK-SIM800C模块,通过模块和服务器之间建立TCP连接,主控制发送AT指令配置模块的参数和实现数据发送功能。 (3)远程服务平台,远程服务平台包括服务器、MySQL数据库和JSP页面三个部分。使用MVC框架进行java web的开发,用户可以远程登陆服务器,通过web页面查看家中开锁记录信息,及时了解家人的出入情况。 测试结果表明,该系统功能模块运行正常,OLED屏能正常显示、用户可以使用4种方式进行开锁,用户可以通过web页面查看到用户开锁记录信息。本文设计的智能门锁控制系统可以作为智能家居的一部分,可以应用在普通家庭用户或办公场所中。
标签: 智能门锁控制系统
上传时间: 2022-05-29
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旋转编码器速度检测控制资料在电缆生产线上,通常需要检测电缆的走线速度,用来控制收线电机的转速和计算线缆的长度。成缆工艺参数的稳定,直接关系到电线电缆的质量。该项目是为某电缆厂的技术改造项目,要改造的设备是利用束线原理制造的盘绞式成缆机,改造的内容是更换全部电气控制系统。这种成缆机的放线盘固定,而收线盘固在盘绞架上同时完成绞合和收线的双重运动。工作时,在线缆盘直流电机的带动下,完成电缆的收线运动,在排线电机的带动下实现电缆在收线盘的整齐排列。在大盘电机的带动下,通过齿轮箱带动盘绞架实现轴向旋转,完成电缆绞合运动,是保证节距的关键。线速度是由收线盘的旋转速度决定的,如果收线电机的转速恒定,收线盘随着收线轴的变粗,线速度会增大,因此,为保证收线速度恒定,要逐渐降低收线电机的转速。摘 要:通过对盘绞式成缆机工作过程的分析,说明了对收线电机的控制要求,采用AT89C51 单片机为控制核心,通过检测旋转编码器在单位时间内输出的脉冲数,与标准脉冲数进行比较,控制收线电机调速器的给定值,从而控制收线电机的旋转速度,实现了线缆的均匀走线速度控制。给出单片机与旋转编码器组成的闭环线速度控制系统的电路原理及主要控制程序的设计方法。其简洁的电路设计和典型的控制方法具有较高的参考价值。
标签: 旋转编码器
上传时间: 2022-06-06
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针对目前我国已经存在的温室控制系统成本高、网络化不足以及测量环境因子单一等问题,文中开发了一套基于STM32的温室远程控制系统。该系统通过利用STM32单片机作为温室内的控制器以及MFC编写的控制软件实现对温室内空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度多个环境因子的远程监测和控制。 系统的硬件电路设计包括STM32控制器、数据采集模块、设备控制模块、网络接口模块、实时显示模块以及数据存储模块等。其中数据采集模块采用DHT11、MG811以及BH1750传感器进行环境因子的测量,设备控制模块通过控制继电器通断来控制温室内的加热系统和光照系统等执行设备,STM32通过ENC28J60接入网络实现远程控制,显示模块实现各个环境因子的实时显示,数据存储模块采用外接SD卡的方式进行数据的存储。在STM32的程序设计中采用了库函数的开发方式设计了测量程序、显示程序以及控制程序。通过在STM32中移植μC/OS-Ⅱ操作系统实现多任务的运行,移植LwIP协议使STM32可以接入网络,实现控制的网络化。在VC6.0平台下利用MFC设计了控制软件,控制软件和STM32之间通过TCP/IP协议进行数据和命令的传输。控制软件的主要功能是对温室内的多个环境因子进行远程监测和对执行设备进行远程控制。在控制软件设计中,采用面向对象的方法将相关的操作函数封装到类中,便于对系统进行升级,采用多线程的方法解决了多个任务同时运行的状况。将控制过程中产生的数据保存到数据库中,可以对系统运行产生的数据进行分析和利用。 为了对系统进行测试,在文中搭建了一个小型的温室并将控制器安装在温室内。经过测试,文中设计的温室控制系统可以实现对温室内空气温度、空气湿度、光照强度和CO2浓度的远程实时监测,数据每秒更新一次。当上述的环境因子超过控制软件上设置的上下限范围时,系统会报警,此时可以在控制软件上控制执行设备的通断来调节该因子使其到达设置的范围内。
上传时间: 2022-06-09
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首先,本文分析了双足机器人动态步行过程的运动学特征。即分析双足步行机器人连杆的位置和姿态与各个关节角之间的关系。包含双足机器人动态步行的正运动学与逆运动学特性。其中,针对双足步行机器人的逆运动学问题,使用了解析法与数值法进行求解,并对上述两种方法进行了对比。其次,在针对双足机器人动态步行过程运动学特性的分析基础上,推导出双足步行机器人零力矩点(ZMP)的计算公式,该公式称为ZMP基本方程。ZMP基本方程描述了机器人ZMP与机器人质心之间的关系。在此基础上,使用拉格朗日方法建立了双足步行机器人的动力学模型,其中包括单脚支撑阶段与双脚支撑阶段的动力学模型。为了方便得到双足步行机器人的步行模式,使用桌子——小车模型模拟机器人动态步行。使用该等效模型与2MP基本方程,本文设计了基于ZMP的双足机器人动态步行模式生成算法。生成步行模式之后,将机器人关节角时间序列带入机器人动力学模型计算,可以得到关节力矩时间序列。关节驱动器按照力矩时间序列控制关节运动即可实现动态步行。但是,考虑到数值计算等因素导致的误差累计,本文同时基于桌子—一小车模型设计了动态步行稳定控制器,该控制器的作用是通过修正期望ZMP轨迹调节机器人躯干的倾斜角度。最后,基于本文所设计的双足步行机器人逆运动学问题求解算法、动态步行模式生成算法与步行稳定控制器所组成的控制系统,采用开放源代码动力学引擎0pen Dynamic Engine 进行仿真验证。首先在三维虚拟环境中建立了双足步行机器人虚拟样机模型,其次设计了零重力环境下刚体运动实验与双足动态步行实验。验证了本文针对双足步行机器人动态步行所设计的控制方法的有效性。
上传时间: 2022-06-19
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首先对汽车前方障碍物的检测进行研究,了解到目前市场上主要通过毫米雷达和摄像头来实现该功能,介绍了两种传感器检测车辆方障碍物的工作原理.AEB系统中涉及到车辆的制动过程,由此推导出了制动距离公式。C-NCAP中对AEB系统的测试工况包括自车接近前方静止障碍物、匀速移动障碍物、匀减速移动障碍物三种车辆行驶工况,面对不同程度的碰撞危险,AEB系统采用部分制动和完全制动来进行避撞,开发出各种工况下对应的部分制动和完全制动安全距离模型。然后对于车辆前方碰撞危险程度的不同,为了增强AEB系统的工作效果,本文采用了两级预警和两级制动。为了应对三种不同行车工况,设计出了对应的预警控制策略和制动控制策略,同时设计了对应的预警控制结构图和制动控制结构图。并对于AEB系统中涉及到的相关参数值的选择进行了说明,开发出了AEB系统的控制器。最后对ADAS实验平台进行了介绍,主要包括该平台的功能、软硬件组成、性能指标、平台结构,以及如何在该平台进行相应的车辆模型建立。通过将AEB系统模型导入到ADAS实验平台,选择C-NCAP中对于AEB系统的测试工况进行仿真实验,实验结果衣明本文开发的AEB系统能实现车辆前方障碍物的避撞功能。
上传时间: 2022-06-20
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