wMPS测量系统发射器扫描平台转速控制

论文摘要

在现代工业测量中,大尺寸测量成为了一个越来越重要的趋势。本文阐述了一种新型的应用于工作空间内的多任务实时扫描激光角度交汇测量系统wMPS（workspace Measurement Position System）的工作原理。本文主要研究了两种控制wMPS测量系统中发射器匀速扫描的策略:PID算法控制电机转速和锁相环PLL控制电机转速。PID算法控制策略通过在PIC单片机中嵌入PID算法,并利用Matlab通过RS-422实现串口通讯,不仅方便了PID参数整定的图形化调节,而且可以将实时采集到的转速值用于后续测量环节,实现了对电机转速的精确控制。锁相环PLL控制策略通过STK6217专用电机转速控制芯片,利用PLL鉴频和鉴相的原理,实现了电机转速的锁定,从而达成了wMPS测量系统扫描平台匀速扫描的目的。全文给出了两套方案的设计过程和实现过程,并分别进行了电机转速控制实验。最后,对实验现象和实验结果进行分析,比较了两套方案的优势和缺陷,并提出了改进的办法。总之,两套设计方案方便实用,可靠性强,并且能保证一定的精度,满足wMPS系统的测量要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 直流电机调速系统发展现状
• 1.3 本文意义及主要工作
• 第二章 wMPS 测量系统
• 2.1 系统组成
• 2.2 工作原理
• 2.3 角度测量方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 PID 算法控制策略
• 3.1 电机伺服系统
• 3.1.1 直流电机
• 3.1.2 减速机构
• 3.1.3 编码器
• 3.2 PID 算法控制策略整体构架
• 3.3 PIC18F248 简介
• 3.4 常用串行通信协议
• 3.5 电机驱动控制电路
• 3.6 PID 控制器简介
• 3.6.1 PID 控制器背景知识
• 3.6.2 三个基本参数在实际控制中的作用
• 3.6.3 PID 参数增益调节
• 3.7 PIC18F248 的软件设计
• 3.7.1 PID 算法的C 语言实现
• 3.7.2 定时器0 实现定时中断
• 3.8 Matlab 对计算机串口的编程
• 3.9 本章小结
• 第四章 PID 转速控制实验及分析
• 4.1 PID 参数整定实验
• 4.1.1 采样周期的选择
• 4.1.2 三个基本参数的选择
• 4.2 实验结论和分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 锁相环PLL 控制策略
• 5.1 用数字方式进行比较控制的PLL 控制
• 5.1.1 普通PLL 与电机控制用PLL 的区别
• 5.1.2 PLL 控制系统的构成方法
• 5.1.3 PLL 控制与FG 伺服控制的组合控制
• 5.1.4 采用石英晶体振荡器的PLL 控制
• 5.2 PLL 控制理论
• 5.3 基于STK6217 的PLL 电机控制
• 5.4 锁相环PLL 电机转速控制电路
• 5.4.1 电机转速、晶振频率和编码器脉冲数的关系
• 5.4.2 放大器和相位补偿参数选择
• 5.5 MAX7219 驱动LED 数码管
• 5.6 系统其他主要电路模块及PCB 电路图
• 5.7 本章小结
• 第六章 PLL 转速控制实验及分析
• 6.1 PLL 转速控制实验
• 6.2 PLL 转速控制实验误差分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢