本文關(guān)鍵詞：仿生眼球用步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 仿生眼 混合式步進電機 驅(qū)動控制系統(tǒng) 細分步進驅(qū)動

【摘要】：給機器人、視覺設(shè)備乃至有視覺障礙的人類配備具有人眼功能的仿生眼一直是科學(xué)家們追求的夢想,該項技術(shù)的研究不僅能夠提升機器設(shè)備的視覺能力還能幫助殘障人士重獲光明。仿生眼的研究是一項具有挑戰(zhàn)性的綜合類課題。本文從仿生眼運動系統(tǒng)入手,深入研究并設(shè)計了仿生眼用步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng),具有重要的理論意義與現(xiàn)實價值。本文的主要研究內(nèi)容如下：第一部分綜述了仿生眼的國內(nèi)外研究進展,對仿生眼的結(jié)構(gòu)、平臺、控制算法、驅(qū)動元件進行論述,并分析提煉出了本文的設(shè)計思路。首先,攝像機、機械結(jié)構(gòu)和電機驅(qū)動三者進行一體化設(shè)計的仿生眼平臺是目前較為可行的仿生眼運動平臺方案；其次,混合式步進電機是目前性能較為突出且易于實現(xiàn)的可以作為仿生眼運動機構(gòu)的驅(qū)動元件。在得出以上兩點后,本文對混合式步進電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展進行了總結(jié),明確了采用混合式步進電機作為仿生眼運動機構(gòu)驅(qū)動元件的理論意義與實用價值。第二部分介紹了混合式步進電機的基本結(jié)構(gòu),建立了混合式步進電機的數(shù)學(xué)模型并且應(yīng)用Ansoft軟件仿真分析了應(yīng)用定轉(zhuǎn)子不等齒距設(shè)計的混合式步進電機在消除定子電流諧波上的作用。該部分的研究深入分析了步進電機在物理和數(shù)學(xué)上的特性,為混合式步進電機驅(qū)動技術(shù)的研究奠定了基礎(chǔ)。第三部分首先分析了各種步進電機驅(qū)動技術(shù)的方案,研究發(fā)現(xiàn)細分步進驅(qū)動具有優(yōu)越的動態(tài)性能以及較高的步距精度,應(yīng)用該方案理論上能獲得較好的轉(zhuǎn)矩性能,在降低發(fā)熱、噪音以及振動上都有較好的表現(xiàn)。其次,對細分步進驅(qū)動方案進行具體分析,提出了以改進型固定頻率PWM電路實現(xiàn)細分步進驅(qū)動的方案。第四部分運用Simulink軟件對改進型固定頻率PWM細分步進驅(qū)動進行了仿真研究,分析了細分步進驅(qū)動下的電路運行狀態(tài)以及各種續(xù)流方式對繞組電流的影響并得出采用混合式續(xù)流方案最優(yōu)的結(jié)論。第五部分針對仿生眼的應(yīng)用要求,設(shè)計了仿生眼用步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件和軟件。該系統(tǒng)硬件部分采用Atmel公司的AVR atmegal6單片機作為主控制器以及集成驅(qū)動芯片Drv8834作為驅(qū)動電路的架構(gòu),其結(jié)構(gòu)緊湊、體積微小,能夠?qū)崿F(xiàn)以細分步進方式驅(qū)動步進電機的功能。此外該系統(tǒng)還設(shè)計了外部控制機以命令方式遠程控制該驅(qū)動控制系統(tǒng),用來測試該驅(qū)動控制系統(tǒng)的性能。軟件部分采用模塊化的編程方式編寫了各個功能模塊,如：電機驅(qū)動程序、通訊程序、外設(shè)驅(qū)動程序等,方便主程序調(diào)用。整體程序框架具有較好的擴展性和移植性。第六部分對樣機進行了測試,主要對驅(qū)動控制系統(tǒng)各個硬件的基本功能進行測試,如通信功能、電源性能以及電機運行的性能指標,實驗結(jié)果表明該方案達到了預(yù)期效果；最后通過對系統(tǒng)的整體測試結(jié)果表明該驅(qū)動控制系統(tǒng)能夠滿足仿生眼對運動功能的要求,使用效果具備簡易、方便的特點。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM383.6

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 陳士進;朱學(xué)忠;;步進電動機系統(tǒng)驅(qū)動與控制策略綜述[J];電機技術(shù);2007年06期

2 李超;謝少榮;李恒宇;汪東;羅均;;基于參數(shù)優(yōu)化的球面并聯(lián)機構(gòu)仿生眼設(shè)計[J];機器人;2010年06期

3 周尊源,S·M·歐文斯;正弦波細分步進電機微步驅(qū)動器[J];微特電機;1997年05期

4 王成江,王安敏,張玉華;步進電機細分驅(qū)動控制系統(tǒng)[J];微特電機;2003年03期

5 張加勝;滯環(huán)電流跟蹤控制的開關(guān)頻率[J];西安石油學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年02期

6 韓光鮮,王宗培,程智,里見博文;混合式步進電動機非線性仿真模型的精確化[J];中國電機工程學(xué)報;2002年05期

7 毛曉波;陳鐵軍;;視覺仿生控制研究綜述[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2013年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李玲娟;多細分二相混合式步進電機驅(qū)動器的研制[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

2 王志宇;兩相混合式步進電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2008年

，

本文編號：1223173