一、混合式直线步进电动机的控制系统设计与仿真研究（论文文献综述）
邱靖超[1]（2021）在《基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统设计》文中认为在工业自动化领域,运动控制技术是智能制造工业发展必不可少的关键技术。其中嵌入式系统以及开发软件技术的快速发展,使得运动控制与驱动系统的实现变得更为高效便捷,在此应用背景本课题开展的基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统设计具有一定工程应用价值。本论文在查阅相关国内外资料基础上开展了运动控制技术和驱动技术的现状及发展创新的研究。围绕探针自动测试中对运动控制系统的需求,设计了基于FPGA的多通道步进电机驱动控制系统。设计中充分发挥了FPGA系统在编程、资源丰富、计算速度快等方面的优势,利用FPGA内部的逻辑资源,采用自顶向下的设计思想,在系统顶层对各模块进行设计。本系统通过编程语言对电路进行描述,并下载到FPGA芯片内部,生成电路用于接收并存储上位机发来的控制指令信息。FPGA与上位机直接通过USB转串口通信,每一帧数据采用自定义帧的格式,并对不同通道的数据编号。控制模块根据编号信息将其分配给对应通道的步进电机脉冲生成模块,向驱动器发送脉冲,进而控制电机运行。设计了人机交互界面,用于将控制信息通过串口发送下位机。基于FPGA实现了直线及S形曲线加减速算法、直线及圆弧插补算法,并经过仿真和测试验证了其可行性。实验表明本系统通过运动控制算法可对多台步进电机进行方向、速度、角位移等的控制,实现平面点位以及轨迹运动,可根据实际应用场合进行定制开发,具有广泛的应用价值。
齐闻[2]（2021）在《基于步进平移台的高精度视频采集控制系统研制》文中认为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。
何乐[3]（2021）在《超强型混合式步进电机的优化设计》文中指出(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。
李翔[4]（2021）在《提花机组件装配自动注油系统设计与实验研究》文中指出纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业,随着人们对提花织物需求的急增,同时也对其质量提出了更高要求。提花机是产品生产的关键设备,国内企业提花机组件数量因装配效率慢而较少,为保证提花机装配效率与质量,必须进行纺织机械自动化改造,建立关键零部件自动装配生产线。目前生产线仍为人工装配,且需要对零部件进行微量注油。人工注油动作会因个人情感、疲劳工作等因素,使得注油量不均,进而干扰提花机关键零部件电磁铁造成提花速率降低问题,且当提花机高速运转期间时形成高温胶合。为使提花机关键零部件定量精准注油,实现工业自动化智能化生产,迫切需要智能机械代替其注油过程,以便达到快速、精准、定量注油目的。本文通过对国内外自动装配线的发展现状作出简要描述,针对国内外装配线中自动注油系统进行研究,结合目前企业实际产线人工注油无法保障注油量为0.006g的问题,根据工艺流程和功能分析,设计提花机组件自动装配线中定量注油系统中的机械结构和微进给控制系统。利用Solidworks软件对注油机构三维建模,并使用其中Simulation插件对各零部件模型做有限元分析,提高整体机构稳定性。通过ADAMS对注油机构进行运动学仿真以加强设备可行性。在控制系统设计中,针对注油量难以控制的问题本文以可编程控制器为核心搭建闭环控制系统实现丝杆的微进给控制,测试常用速度控制算法达到实验需求,使各工作单元合理运行,实现定量注油功能。该系统经实验运行与调试,所采用机械结构和控制方法能实现精准定量注油,适应自动装配线并基本满足生产需求。不仅结构稳定、性能良好、便于集中管理,且能极大地提高注油精度和装配效率,降低人工成本。实现提花机组件装配自动注油,对纺织业零部件装配自动化,提高企业竞争力具有极强的实践意义。
李聪[5]（2020）在《密闭空间中云台及其快换系统的研发》文中研究说明随着核能在军用和民用领域的广泛应用,相关设备都需要进行更新以适应核工业复杂的工作环境,监控系统是监测工厂情况和设备运行的主要设备,与之配套的云台装置也逐渐成为科研人员研究的重点。目前针对核工业密闭热室的云台研究较少,本课题以室内和室外全方位云台为基础,设计一种适应核工业密闭热室复杂环境且能够实现快换的云台装置,同时对云台的设计原理、监控范围、运行误差和控制方法进行分析,最后进行静力学和动力学仿真。针对快换云台装置进行了如下研究工作。（1）首先建立快换云台的三维模型。以室内外全方位云台为基础,对快换云台的顶部、中部和底部结构进行原理分析、设计和建模。（2）根据建立的模型及设计的运动数据分析快换云台的监控范围和定位精度,计算其结果是否符合设计要求;同时设计了云台的总体控制方案,并对电机及相关元器件进行选型,确定其控制运行的方式。（3）最后利用ANSYS对云台转运时的主要承重件及框架进行静力学分析,将静力仿真结果与材料力学性能对比,验证零件和云台框架设计的合理性;再利用ADAMS进行动力学仿真,模拟云台的真实运动状况,然后将仿真结果与之前的求解结果进行对比,验证云台系统设计的正确性。本课题研制了一套能够适应核工业热室的快换云台装置,能在各种复杂环境下准确定位、平稳运行,可为其他云台装置的设计提供借鉴。
曾妍[6]（2020）在《汽车USB充电器参数检测台设计》文中认为随着信息时代的到来,电子产品得到了广泛的应用,很多人在驾驶汽车时会给手机等电子产品充电,为了满足用户的使用需求,越来越多的汽车配备了USB充电器。但是,市场上各种车载USB充电器的质量良莠不齐,不仅安全隐患大,还会影响电子产品电池的使用寿命,因此汽车USB接口的安全性,输出电压的稳定性显得尤为重要。本文设计了汽车USB充电器参数检测台,利用气动元件和夹具将汽车USB充电器固定后,通过工控机和相关板卡检测USB充电器的空载电压,满载电压,短路保护功能以及空载和满载的纹波等参数。本文首先介绍了USB的发展与车载USB的现状,然后阐述了汽车USB参数检测台的整体设计方案、检测参数、检测原理、总体结构等;其次在机械机构设计过程中,选择了合理的滚珠丝杠、滚动导轨以及进给系统部分的步进电机等;接下来是电气部分的设计,包括工控机的选择和电路部分的设计。最后是程序部分的设计,运用了LabVIEW软件进行图形编程,也介绍了设备运行时的操作面板情况,从实际的检测情况出发设计了自动循环和手动暂停以及复位等操作方式。检测台工作时通过步进电机连接丝杠带动喷码器快速在8个工位间运动,检测出的电压、电流、纹波等参数通过数据采集卡采集,经PCI处理后,系统给出合格信号和不合格信号,若是合格,喷码器给USB件喷带有其参数的QR码,检测完成,实现了检测汽车USB充电器各项参数是否合格的目的。本次设计工作,不仅提升了汽车USB充电器各项参数的检测效率,而且对各项参数的检测精度也有较大提升,总体来看该产品具有较广的市场前景。
黄一哲[7]（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》文中提出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[8]（2020）在《基于泛布尔PID控制的步进伺服控制器研制》文中进行了进一步梳理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。
顾霆[9]（2020）在《高精度磁悬浮跟瞄系统设计》文中研究指明进入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。
吕寅新[10]（2020）在《一种船舶电动舵机伺服驱动控制系统设计与研究》文中研究指明为了顺应当下全电力驱动船舶的发展趋势,针对目前船舶舵机伺服系统使用液压驱动方式存在的问题,利用控制操作简单方便、运行过程稳定可靠、性价比相对较高的步进电机,设计一种船舶电动舵机伺服驱动控制系统,对船舶舵机实现准确的位置控制,通过对控制算法进行改进,使控制系统具有较强的鲁棒性。工业上对步进电机的控制一般为传统的开环控制方式,存在负载突变时容易失步、适应负载的能力差、运行速度受限等缺点。随着计算机技术以及微处理器技术的发展,使得各种高性能控制算法在步进电机位置控制中得到了更好的应用,进一步扩大了步进电机在实际工程中的应用范围。首先,对两相混合式步进电机的结构以及基本工作原理进行介绍,使用简化的磁网络模型详细推导步进电机两个常用坐标系下的数学模型,进一步得到双H桥拓扑结构下的空间电压矢量脉宽调制方法,分析并设计了两相混合式步进电机的矢量控制方案。其次,为了改善传统矢量控制方式中存在的位置响应时间较长,稳态误差较大等问题,将二阶超螺旋滑模控制策略应用于电机位置控制中,设计相应的二阶滑模位置控制器,通过仿真分析,说明该二阶滑模控制方式能够很好的提高系统响应速度、消除系统稳态误差。再次,针对实际系统工作中受到的强扰动问题,在二阶滑模控制方案的基础上,设计基于超螺旋算法的扩张状态观测器对系统的状态变量进行估计、观测与前馈补偿,仿真结果显示,设计的基于超螺旋扩张状态观测的二阶滑模控制策略在抗负载扰动方面具有非常优异的性能。根据上述仿真结果,能够看出设计的步进电机控制系统具有较好的控制性能与动态响应效果并能够降低电机固有的振动和噪声。最后,结合本系统应用环境以及电机控制算法,完成了两相混合式步进电机伺服系统的硬件实现,并利用C语言编写两相混合式步进电机的伺服控制程序,以完成对控制算法更好实现。设计船舶电动舵机伺服驱动控制系统,并完成了对应硬件平台的搭建,验证方案设计的有效性。
二、混合式直线步进电动机的控制系统设计与仿真研究（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、混合式直线步进电动机的控制系统设计与仿真研究（论文提纲范文）
（1）基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 需求分析 |
| 1.5 本文主要研究内容与章节安排 |
| 2 基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统总体设计 |
| 2.1 概述 |
| 2.1.1 运动控制系统组成及主要功能 |
| 2.1.2 运动控制系统工作原理 |
| 2.1.3 运动控制系统技术指标及要求 |
| 2.2 总体构架设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统硬件设计 |
| 3.1 运动控制系统硬件组成 |
| 3.1.1 FPGA的开发流程 |
| 3.1.2 步进电机的选取及驱动电路的设计 |
| 3.1.3 FPGA选型及其外围电路 |
| 3.2 通信与数据存储模块设计 |
| 3.2.1 通信模块 |
| 3.2.2 数据存储模块 |
| 3.3 步进电机控制模块 |
| 3.3.1 数据帧解析模块 |
| 3.3.2 步进电机使能与脉冲生成模块 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于FPGA步进电机多轴运动控制系统软件设计 |
| 4.1 软件系统设计方案 |
| 4.2 基于FPGA的运动控制算法的设计 |
| 4.2.1 直线加减速算法的FPGA设计及仿真 |
| 4.2.2 S形曲线加减速算法的FPGA设计及仿真 |
| 4.2.3 直线插补算法的FPGA设计及仿真 |
| 4.2.4 圆弧插补算法的FPGA设计及仿真 |
| 4.3 上位机人际界面软件设计 |
| 4.3.1 上下位机通信协议介绍 |
| 4.3.2 上位机软件及其使用介绍 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统仿真与测试 |
| 5.1 运动控制系统仿真 |
| 5.2 运动控制系统实验测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）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 |
（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）提花机组件装配自动注油系统设计与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 课题的主要研究内容及结构安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 课题创新性 |
| 1.3.3 结构安排 |
| 2 注油系统工艺分析及总体方案设计 |
| 2.1 注油系统工艺分析 |
| 2.2 注油系统机械结构设计 |
| 2.2.1 技术要求 |
| 2.2.2 功能分析 |
| 2.2.3 自动注油机构组成 |
| 2.2.4 注油机构方案设计 |
| 2.3 微进给系统总体方案设计 |
| 2.3.1 控制系统组成 |
| 2.3.2 控制系统方案确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 注油机构有限元分析 |
| 3.1 有限元分析方法 |
| 3.2 机构悬臂梁受力分析 |
| 3.3 注油机构静态应力外力分析 |
| 3.3.1 分析对象 |
| 3.3.2 材料属性及网络划分 |
| 3.3.3 结果分析 |
| 3.4 模态分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 注油机构运动仿真 |
| 4.1 运动仿真方法 |
| 4.2 注油机构仿真环境建模 |
| 4.2.1 仿真模型建立 |
| 4.2.2 注油机构约束与驱动添加 |
| 4.3 注油机构运动分析 |
| 4.3.1 定位运动描述 |
| 4.3.2 注油运动描述 |
| 4.4 运动学仿真结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 自动注油设备控制系统研究 |
| 5.1 注油控制系统构成 |
| 5.2 二相步进电机控制方案 |
| 5.2.1 步进电机矢量控制 |
| 5.2.2 步进电机细分控制 |
| 5.3 注油机构控制方法 |
| 5.3.1 控制系统设计 |
| 5.3.2 注油机构硬件配置 |
| 5.3.3 控制系统程序设计 |
| 5.4 实验研究与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（5）密闭空间中云台及其快换系统的研发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外摄像机云台研究的现状 |
| 1.2.1 国外云台研究现状 |
| 1.2.2 国内云台研究现状 |
| 1.3 研究意义及内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 研究主要内容 |
| 1.3.3 课题研究任务 |
| 1.4 论文的章节安排 |
| 第二章 云台设计基础 |
| 2.1 云台设计基本理论 |
| 2.1.1 云台设计的基本参数 |
| 2.1.2 云台运动方案设计 |
| 2.1.3 云台材料的选择 |
| 2.2 执行机构的选择 |
| 2.2.1 驱动电机类型选用 |
| 2.2.2 二相混合式步进电机数学模型 |
| 2.2.3 步进电机控制原理 |
| 2.2.4 传动方式的选择 |
| 2.3 影响云台运动的因素分析 |
| 2.3.1 阻力矩的影响 |
| 2.3.2 框架重心偏差影响 |
| 2.3.3 工作环境的影响 |
| 2.3.4 机构误差的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 摄像机云台的结构设计 |
| 3.0 云台结构的方案设计 |
| 3.1 云台总体结构及组成 |
| 3.1.1 云台上部结构设计 |
| 3.1.2 云台中部转向结构设计 |
| 3.1.3 云台底部快换结构设计 |
| 3.1.4 摄像机实际监控角度与范围 |
| 3.2 传动关节参数计算及电机的选型 |
| 3.3 云台定位精度分析 |
| 3.4 云台控制系统 |
| 3.4.1 云台控制系统总体设计 |
| 3.4.2 位置编码器的选择 |
| 3.4.3 步进电机位置闭环控制 |
| 3.4.4 限位开关的选型 |
| 3.4.5 电机传动机理 |
| 3.4.6 运动平台的控制方式设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 云台仿真分析及测试 |
| 4.1 云台ansys静力学分析 |
| 4.1.1 ansys静力学分析原理 |
| 4.1.2 静力学分析的步骤 |
| 4.1.3 力学结果分析 |
| 4.2 云台adams动力学分析 |
| 4.2.1 adams分析简介 |
| 4.2.2 虚拟样机的建立 |
| 4.2.3 仿真结果与分析 |
| 4.3 云台装置测试分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（6）汽车USB充电器参数检测台设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 检测台总体方案设计 |
| 2.1 总体方案设计原则 |
| 2.1.1 机械结构设计原则 |
| 2.1.2 电气控制部分设计原则 |
| 2.2 总体设计方案 |
| 2.3 检测主要参数的确定 |
| 第3章 检测台传动机构的设计 |
| 3.1 传动机构简介 |
| 3.2 滚珠丝杠的选型 |
| 3.2.1 载荷F_c的计算 |
| 3.2.2 额定动载荷C'_a的计算 |
| 3.2.3 滚珠丝杠的初步选型 |
| 3.2.4 临界转速n_K的计算 |
| 3.2.5 压杆稳压性的校核 |
| 3.3 滚动导轨的选型 |
| 3.3.1 导轨行程长度寿命T_s的计算 |
| 3.3.2 动载荷C_j的计算 |
| 3.4 联轴器的选型 |
| 3.4.1 联轴器简介 |
| 3.4.2 联轴器选择 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 检测台进给系统的设计 |
| 4.1 电动机的选择 |
| 4.1.1 步进电动机的分类及工作原理 |
| 4.1.2 步进电动机的选型原则 |
| 4.2 步进电机的选型计算 |
| 4.2.1 步距角的确定 |
| 4.2.2 步进电机转矩的校核 |
| 4.3 气缸的选择 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 检测台电气控制部分的设计 |
| 5.1 电气控制部分简介 |
| 5.1.1 基本介绍 |
| 5.1.2 工艺设计 |
| 5.1.3 主要功能 |
| 5.1.4 系统组成 |
| 5.2 工控设备的选择 |
| 5.2.1 数据采集卡 |
| 5.2.2 工控机IPC |
| 5.3 检测台的电路元件及其控制回路 |
| 5.3.1 电源供电回路 |
| 5.3.2 步进电机控制回路 |
| 5.3.3 气缸位置传感器的选择 |
| 5.3.4 电磁阀输出及传感器输入电路 |
| 5.3.5 按钮开关输入及指示灯控制电路 |
| 5.3.6 喷码控制电路 |
| 5.3.7 USB产品测试电路 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于LabVIEW软件的程序开发 |
| 6.1 LabVIEW简介 |
| 6.2 检测台软件系统简介 |
| 6.3 I/O口及操作界面设计 |
| 6.3.1 I/O口 |
| 6.3.2 操作界面设计 |
| 6.4 主程序设计 |
| 6.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（7）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 |
（8）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 |
（9）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 |
（10）一种船舶电动舵机伺服驱动控制系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 船舶电动舵机的国内外研究现状 |
| 1.2.2 步进电机控制策略的研究现状 |
| 1.2.3 超螺旋滑模变结构控制研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及结构安排 |
| 2 两相混合式步进电机数学模型及其矢量控制 |
| 2.1 两相混合式步进电机的结构 |
| 2.2 两相混合式步进电机数学模型 |
| 2.2.1 磁网络模型 |
| 2.2.2 自然坐标系下数学模型 |
| 2.2.3 两相dq坐标系下数学模型 |
| 2.3 两相混合式步进电机矢量控制 |
| 2.4 两相双H桥SVPWM脉宽调制设计 |
| 2.4.1 两相双H桥SVPWM脉宽调制原理 |
| 2.4.2 两相双H桥SVPWM控制策略设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 两相混合式步进电机滑模鲁棒控制策略研究 |
| 3.1 积分滑模控制器的设计与分析 |
| 3.2 超螺旋滑模控制算法分析与改进 |
| 3.2.1 传统超螺旋滑模算法 |
| 3.2.2 边界层超螺旋滑模算法 |
| 3.2.3 边界层快速超螺旋滑模算法 |
| 3.3 边界层快速超螺旋滑模控制算法的步进电机控制 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.4.1 突变位置信号仿真 |
| 3.4.2 正弦位置信号仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于超螺旋滑模状态观测器的步进电机有限时间鲁棒控制 |
| 4.1 超螺旋滑模扩张状态观测器 |
| 4.1.1 超螺旋滑模扩张状态观测器设计 |
| 4.1.2 稳定性分析 |
| 4.2 基于超螺旋滑模扩张状态观测的步进电机滑模控制 |
| 4.3 仿真结果分析 |
| 4.3.1 突变位置信号仿真 |
| 4.3.2 正弦位置信号仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 船舶电动舵机伺服驱动控制系统的硬件以及软件实现 |
| 5.1 两相混合式步进电机伺服控制的硬件实现 |
| 5.1.1 微处理器的选型 |
| 5.1.2 电源电路设计 |
| 5.1.3 驱动电路设计 |
| 5.1.4 检测采样电路以及其他辅助电路的设计 |
| 5.2 两相混合式步进电机伺服控制系统的软件实现 |
| 5.2.1 系统主程序 |
| 5.2.2 中断子程序 |
| 5.3 船舶电动舵机伺服驱动控制系统的方案设计 |
| 5.3.1 船舶电动舵机伺服驱动控制系统参数和性能指标 |
| 5.3.2 船舶电动舵机伺服驱动控制系统技术特点 |
| 5.3.3 船舶电动舵机伺服驱动控制系统设计结构组成 |
| 5.3.4 船舶电动舵机伺服驱动控制系统方案分析论证 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
四、混合式直线步进电动机的控制系统设计与仿真研究（论文参考文献）
- [1]基于FPGA的步进电机多轴运动控制系统设计[D]. 邱靖超. 中北大学, 2021(09)
- [2]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)
- [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]提花机组件装配自动注油系统设计与实验研究[D]. 李翔. 武汉纺织大学, 2021(01)
- [5]密闭空间中云台及其快换系统的研发[D]. 李聪. 浙江科技学院, 2020(03)
- [6]汽车USB充电器参数检测台设计[D]. 曾妍. 长春工业大学, 2020(01)
- [7]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)
- [8]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)
- [9]高精度磁悬浮跟瞄系统设计[D]. 顾霆. 山东大学, 2020(11)
- [10]一种船舶电动舵机伺服驱动控制系统设计与研究[D]. 吕寅新. 大连海事大学, 2020(01)