組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2022-02-20 14:22
隨著企業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率要求的不斷提升,傳統(tǒng)定量稱重設(shè)備在速度、精度方面已經(jīng)不能滿足日益發(fā)達(dá)的工業(yè)生產(chǎn),因此對(duì)于高精度、高速度的多功能組合秤的研發(fā)是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)作為組合秤的動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)接受主控調(diào)度,其響應(yīng)速度慢、穩(wěn)定性不強(qiáng)等問題在很大程度上限制著組合包裝的速度及合格率,除此之外組合秤中主控作為核心處理單元也存在運(yùn)行效率低下,處理算法精度不高等問題。本文針對(duì)上述問題,在項(xiàng)目實(shí)際需求的基礎(chǔ)上,對(duì)組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并在此基礎(chǔ)上為實(shí)現(xiàn)更加智能化、便利化的管理設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)以及人機(jī)交互界面。本文主要內(nèi)容如下:首先,查閱相關(guān)文獻(xiàn),了解組合秤控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r,在深入理解組合秤的工作流程及原理的基礎(chǔ)上,制定出組合秤步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)優(yōu)化方案。其次,根據(jù)總體優(yōu)化方案,在模塊化思想的指導(dǎo)下,充分考慮電氣特性,完成了主控電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電磁振蕩電路、光電檢測(cè)電路及遠(yuǎn)傳電路等的硬件選型及設(shè)計(jì)。然后,根據(jù)具體功能需求,移植μCOS-II系統(tǒng)完成相應(yīng)的任務(wù)劃分,優(yōu)化了主控系統(tǒng)邏輯組合算法,并實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的分段控制及閉環(huán)反饋檢測(cè),之后對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)...
【文章來源】:青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:89 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.1.1 課題的背景
1.1.2 課題的目的及意義
1.2 組合秤國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
1.4 課題研究的主要內(nèi)容方向
1.5 本章小結(jié)
第二章 組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1 組合秤的介紹
2.1.1 組合秤的基本結(jié)構(gòu)及工作流程
2.1.2 組合秤的工作原理
2.2 組合秤的優(yōu)化需求分析及改進(jìn)方法
2.3 組合秤的總體優(yōu)化方案設(shè)計(jì)
2.3.1 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.4 控制系統(tǒng)主要器件的分析與選型
2.4.1 控制單片機(jī)的分析與選擇
2.4.2 步進(jìn)電機(jī)的分析與選擇
2.4.3 遠(yuǎn)傳方式的分析與選擇
2.5 本章小結(jié)
第三章 組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1 主控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1.1 主控微處理器電路設(shè)計(jì)
3.1.2 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)
3.1.3 隔離保護(hù)電路設(shè)計(jì)
3.2 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.2.1 步進(jìn)電機(jī)微處理器電路設(shè)計(jì)
3.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
3.2.3 電磁振蕩電路設(shè)計(jì)
3.2.4 光電檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
3.2.5 撥碼開關(guān)電路設(shè)計(jì)
3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元硬件設(shè)計(jì)
3.4 系統(tǒng)電源硬件設(shè)計(jì)
3.4.1 主控系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
3.4.2 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
3.4.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
3.5 系統(tǒng)通訊硬件設(shè)計(jì)
3.6 本章小結(jié)
第四章 組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 軟件開發(fā)環(huán)境的介紹
4.2 主控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.2.1 系統(tǒng)的任務(wù)劃分及主程序設(shè)計(jì)
4.2.2 理論組合斗數(shù)的優(yōu)化
4.2.3 組合稱重邏輯的設(shè)計(jì)
4.2.4 二次組合稱重及補(bǔ)料策略的設(shè)計(jì)
4.3 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.3.1 步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)反饋的精確控制
4.3.2 電磁振蕩器振動(dòng)幅度的控制
4.3.3 功能協(xié)議的制定
4.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元軟件設(shè)計(jì)
4.4.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控程序設(shè)計(jì)
4.4.2 心跳包機(jī)制
4.4.3 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳協(xié)議的制定
4.5 人機(jī)交互界面軟件設(shè)計(jì)
4.5.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)
4.5.2 用戶窗口的設(shè)計(jì)
4.5.3 設(shè)備窗口的設(shè)計(jì)
4.6 本章小結(jié)
第五章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化算法研究及仿真分析
5.1 步進(jìn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立
5.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制策略的研究
5.2.1 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
5.2.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)
5.2.3 RBF-PID自適應(yīng)控制的改進(jìn)
5.2.4 RBF-PID自適應(yīng)控制的實(shí)現(xiàn)方式
5.3 仿真結(jié)果及分析
5.4 本章小結(jié)
第六章 組合秤優(yōu)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及性能驗(yàn)證
6.1 優(yōu)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
6.1.1 各個(gè)模塊電路的實(shí)現(xiàn)
6.1.2 人機(jī)交互界面的實(shí)現(xiàn)
6.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的驗(yàn)證
6.2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的傳輸功能驗(yàn)證
6.2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的管理驗(yàn)證
6.3 組合秤性能分析驗(yàn)證
6.3.1 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能的驗(yàn)證
6.3.2 組合秤整體運(yùn)行性能的驗(yàn)證
6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于STM32和TMC5160的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)[J]. 張婧,樊艷艷,李勇. 儀器儀表用戶. 2020(02)
[2]步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 伍艷雄,黃勇,高林,易金橋,孫先波,梁樹先,葉建聰. 湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(04)
[3]電離總劑量效應(yīng)對(duì)浮柵型Flash存儲(chǔ)器擦寫耐久與數(shù)據(jù)保持特性的影響研究[J]. 劉岐,沈鳴杰,董藝. 航天器環(huán)境工程. 2019(03)
[4]多功能組合秤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化算法研究[J]. 安世奇,孫瑞. 電子測(cè)量技術(shù). 2019(07)
[5]解決不均勻食品的定量包裝填充技術(shù)問題的設(shè)計(jì)方法[J]. 阮宇. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2018(05)
[6]基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制[J]. 郭豪,趙樹忠. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2018(01)
[7]步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)建模及加減速曲線優(yōu)化[J]. 王邦繼,劉慶想,周磊,卜朗,李相強(qiáng),張健穹. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2018(01)
[8]組合稱量思想在單包裝件組合計(jì)量上的應(yīng)用[J]. 王雪丹,錢靜. 包裝工程. 2017(01)
[9]步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 馬文斌,楊延竹,洪運(yùn). 電子技術(shù)應(yīng)用. 2015(11)
[10]組合秤下料機(jī)構(gòu)自適應(yīng)控制[J]. 朱鵬飛,黃松和,冷東. 包裝工程. 2015(09)
碩士論文
[1]中階梯光柵效率檢測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及其精度優(yōu)化[D]. 倪威.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于RBF-PID控制的智能組合秤的優(yōu)化[D]. 李丹.鄭州大學(xué) 2019
[3]多功能組合秤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化算法研究[D]. 孫瑞.青島科技大學(xué) 2019
[4]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)[D]. 邵文強(qiáng).哈爾濱理工大學(xué) 2019
[5]空氣壓縮機(jī)智能控制器的研發(fā)及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究[D]. 荊志仁.青島科技大學(xué) 2018
[6]高頻焊機(jī)控制器及其遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的開發(fā)與研究[D]. 徐志濤.青島科技大學(xué) 2018
[7]3D打印用步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D]. 孫小琴.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[8]手持自動(dòng)注射器步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D]. 林輝輝.浙江大學(xué) 2018
[9]微量注射泵驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D]. 王梅花.安徽理工大學(xué) 2017
[10]組合秤控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 祝智慧.大連工業(yè)大學(xué) 2017
本文編號(hào):3635228
【文章來源】:青島科技大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】:89 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
abstract
第一章 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.1.1 課題的背景
1.1.2 課題的目的及意義
1.2 組合秤國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
1.4 課題研究的主要內(nèi)容方向
1.5 本章小結(jié)
第二章 組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1 組合秤的介紹
2.1.1 組合秤的基本結(jié)構(gòu)及工作流程
2.1.2 組合秤的工作原理
2.2 組合秤的優(yōu)化需求分析及改進(jìn)方法
2.3 組合秤的總體優(yōu)化方案設(shè)計(jì)
2.3.1 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.4 控制系統(tǒng)主要器件的分析與選型
2.4.1 控制單片機(jī)的分析與選擇
2.4.2 步進(jìn)電機(jī)的分析與選擇
2.4.3 遠(yuǎn)傳方式的分析與選擇
2.5 本章小結(jié)
第三章 組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1 主控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1.1 主控微處理器電路設(shè)計(jì)
3.1.2 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)
3.1.3 隔離保護(hù)電路設(shè)計(jì)
3.2 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.2.1 步進(jìn)電機(jī)微處理器電路設(shè)計(jì)
3.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)
3.2.3 電磁振蕩電路設(shè)計(jì)
3.2.4 光電檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
3.2.5 撥碼開關(guān)電路設(shè)計(jì)
3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元硬件設(shè)計(jì)
3.4 系統(tǒng)電源硬件設(shè)計(jì)
3.4.1 主控系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
3.4.2 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
3.4.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
3.5 系統(tǒng)通訊硬件設(shè)計(jì)
3.6 本章小結(jié)
第四章 組合秤的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 軟件開發(fā)環(huán)境的介紹
4.2 主控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.2.1 系統(tǒng)的任務(wù)劃分及主程序設(shè)計(jì)
4.2.2 理論組合斗數(shù)的優(yōu)化
4.2.3 組合稱重邏輯的設(shè)計(jì)
4.2.4 二次組合稱重及補(bǔ)料策略的設(shè)計(jì)
4.3 步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.3.1 步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)反饋的精確控制
4.3.2 電磁振蕩器振動(dòng)幅度的控制
4.3.3 功能協(xié)議的制定
4.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元軟件設(shè)計(jì)
4.4.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控程序設(shè)計(jì)
4.4.2 心跳包機(jī)制
4.4.3 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳協(xié)議的制定
4.5 人機(jī)交互界面軟件設(shè)計(jì)
4.5.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)
4.5.2 用戶窗口的設(shè)計(jì)
4.5.3 設(shè)備窗口的設(shè)計(jì)
4.6 本章小結(jié)
第五章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化算法研究及仿真分析
5.1 步進(jìn)電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立
5.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制策略的研究
5.2.1 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型
5.2.2 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)
5.2.3 RBF-PID自適應(yīng)控制的改進(jìn)
5.2.4 RBF-PID自適應(yīng)控制的實(shí)現(xiàn)方式
5.3 仿真結(jié)果及分析
5.4 本章小結(jié)
第六章 組合秤優(yōu)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及性能驗(yàn)證
6.1 優(yōu)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
6.1.1 各個(gè)模塊電路的實(shí)現(xiàn)
6.1.2 人機(jī)交互界面的實(shí)現(xiàn)
6.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的驗(yàn)證
6.2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控單元的傳輸功能驗(yàn)證
6.2.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的管理驗(yàn)證
6.3 組合秤性能分析驗(yàn)證
6.3.1 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能的驗(yàn)證
6.3.2 組合秤整體運(yùn)行性能的驗(yàn)證
6.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于STM32和TMC5160的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)[J]. 張婧,樊艷艷,李勇. 儀器儀表用戶. 2020(02)
[2]步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 伍艷雄,黃勇,高林,易金橋,孫先波,梁樹先,葉建聰. 湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(04)
[3]電離總劑量效應(yīng)對(duì)浮柵型Flash存儲(chǔ)器擦寫耐久與數(shù)據(jù)保持特性的影響研究[J]. 劉岐,沈鳴杰,董藝. 航天器環(huán)境工程. 2019(03)
[4]多功能組合秤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化算法研究[J]. 安世奇,孫瑞. 電子測(cè)量技術(shù). 2019(07)
[5]解決不均勻食品的定量包裝填充技術(shù)問題的設(shè)計(jì)方法[J]. 阮宇. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2018(05)
[6]基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制[J]. 郭豪,趙樹忠. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2018(01)
[7]步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)建模及加減速曲線優(yōu)化[J]. 王邦繼,劉慶想,周磊,卜朗,李相強(qiáng),張健穹. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2018(01)
[8]組合稱量思想在單包裝件組合計(jì)量上的應(yīng)用[J]. 王雪丹,錢靜. 包裝工程. 2017(01)
[9]步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]. 馬文斌,楊延竹,洪運(yùn). 電子技術(shù)應(yīng)用. 2015(11)
[10]組合秤下料機(jī)構(gòu)自適應(yīng)控制[J]. 朱鵬飛,黃松和,冷東. 包裝工程. 2015(09)
碩士論文
[1]中階梯光柵效率檢測(cè)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及其精度優(yōu)化[D]. 倪威.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2019
[2]基于RBF-PID控制的智能組合秤的優(yōu)化[D]. 李丹.鄭州大學(xué) 2019
[3]多功能組合秤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化算法研究[D]. 孫瑞.青島科技大學(xué) 2019
[4]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)[D]. 邵文強(qiáng).哈爾濱理工大學(xué) 2019
[5]空氣壓縮機(jī)智能控制器的研發(fā)及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究[D]. 荊志仁.青島科技大學(xué) 2018
[6]高頻焊機(jī)控制器及其遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的開發(fā)與研究[D]. 徐志濤.青島科技大學(xué) 2018
[7]3D打印用步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的研究[D]. 孫小琴.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[8]手持自動(dòng)注射器步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究[D]. 林輝輝.浙江大學(xué) 2018
[9]微量注射泵驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D]. 王梅花.安徽理工大學(xué) 2017
[10]組合秤控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 祝智慧.大連工業(yè)大學(xué) 2017
本文編號(hào):3635228
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