论文题目: 微机直流伺服系统的设计与研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制工程
作者: 李晓秀
导师: 章兢,江清波
关键词: 直流伺服电机,单片机,滑模变结构,伺服放大器
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 半个世纪来，直流伺服控制系统己经在精密数控机床、加工中心、机器人等领域得到了广泛的应用。随着伺服电动机技术、电力电子技术、计算机控制技术的发展，使得伺服控制系统朝着控制电路数字化和功率器件的模块化的方向发展。本文介绍了微机直流伺服系统的硬件、软件设计方案。硬件设计主要包括：总体方案设计、单片机应用系统设计、驱动电路设计和测量电路设计。单片机应用系统采用了基于总线的模块式单片机通用开发设计方案，配置灵活，可根据需要组合成各种应用系统。功率驱动采用KAX PWM伺服放大器模块，使系统具有结构简洁、性能可靠的特点，可以满足不同结构的直流伺服控制系统的设计要求。软件编制采用模块化的设计方式，主要包括主程序设计、键盘显示器管理程序、TO中断服务(采样定时控制)程序及数字控制算法程序的设计。在出现了许多新型控制规律的今天，PID控制仍是应用最广泛的一种。本文首先讨论了基本PID控制算法、参数整定及PID控制直流伺服系统的实现方法。实验表明，基本PID控制在控制系统中已经能够取得基本满意的效果。为了建立开放式实验系统，能试验多种新型控制算法，本文还专门研究了滑模变结构控制，它可以克服系统参数变化、非线性等不利因素，鲁棒性强。本文叙述了滑模变结构控制的基本方法，并设计了直流伺服系统滑模变结构控制器，用MATLAB仿真结果表明，滑模变结构控制在系统参数改变的情况下仍有满意的控制效果。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1．1 国内外直流伺服系统的发展
1．1．1 直流伺服电动机技术
1．1．2 电力电子技术
1．1．3 数字控制技术
1．2 现代直流PWM伺服驱动技术的发展
1．2．1 国内外发展概况
1．2．2 直流PWM伺服驱动装置的特点
1．2．3 功率器件的模块化和控制电路集成化
1．2．4 现代伺服控制技术展望
1．3 位置随动系统的控制
1．3．1 PID控制
1．3．2 滑模变结构控制
1．4 本论文的主要内容
第二章 微机直流伺服系统的硬件设计
2．1 总体方案
2．1．1 设计任务
2．1．2 总体方案
2．2 模块式单片机通用应用系统设计
2．2．1 基于总线的模块式 MCS-51单片机通用应用系统
2．2．2 功能模块的设计
2．3 功率驱动模块
2．3．1 PWM伺服放大器简介
2．3．2 KAX结构及接线
2．4 测量电路设计
2．4．1 光电编码器
2．4．2 整形辨相电路
第三章 直流伺服系统控制研究
3．1 直流伺服系统数学模型
3．2 PID控制直流伺服系统
3．2．1 PID控制器的控制作用
3．2．2 数字 PID控制算法
3．2．3 数字 PID控制算法的改进与新应用
3．2．4 PID控制直流伺服系统参数整定及仿真
3．3 滑模变结构控制直流伺服系统
3．3．1 滑模变结构控制综述
3．3．2 滑模变结构控制的基本原理
3．3．2．1 滑模变结构控制的基本问题
3．3．2．2 滑模运动的趋近率
3．3．2．3 滑模运动控制的控制策略
3．3．3 滑模变结构控制的抖振问题
3．3．4 滑模变结构控制直流伺服系统
3．3．4．1 滑模变结构控制直流伺服系统设计
3．3．4．2 仿真结果
第四章 微机直流伺服系统软件设计
4．1 主程序设计
4．2 监控管理程序的设计
4．2．1 键盘显示器基本程序设计
4．2．2 功能键处理程序设计
4．3 TO中断服务(控制)程序设计
4．4 PID控制算法子程序
第五章 系统调试及实验结果
5．1 系统调试
5．2 PID控制实验
5．3 学生使用情况
结论
参考文献
致谢
附录A: 攻读学位期间发表的学术论文
附录B: 微机直流伺服系统原理图
发布时间: 2005-04-04
参考文献
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