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基于STM32的步进电机管道直径测量系统的设计
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作者 王明亮 鲍晓华 +1 位作者 周虎 郭帅 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期744-749,共6页
针对市政工程应用中地下管道直径测量难以及测量不够精准的问题,文章设计一种步进电机驱动下的管道直径测量系统,以STM32F108C8T6作为主控制器,数字式HPD322作为步进电机驱动器,并采用蓝牙通信。系统上位机发出开始命令,单片机接收到信... 针对市政工程应用中地下管道直径测量难以及测量不够精准的问题,文章设计一种步进电机驱动下的管道直径测量系统,以STM32F108C8T6作为主控制器,数字式HPD322作为步进电机驱动器,并采用蓝牙通信。系统上位机发出开始命令,单片机接收到信号后发出脉冲让驱动器工作,驱动步进电机运动;当两侧触发开关同时触发时,单片机接收到信号后发出反转信号,步进电机反向旋转,将测量装置收回。该测量系统工作时前进与后退的步数一致,确保装置总能回到初始位置,从而保证下一次可以直接使用。 展开更多
关键词 步进电机 驱动器 蓝牙通信 管道直径测量
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基于S-梯形算法的步进电机控制研究
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作者 夏国峰 冯楼静 +3 位作者 郭延川 余杨 李欣 郝向阳 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第5期88-91,111,共5页
针对步进电机启、停环节的失步和过冲现象,提出一种S-梯形算法,对步进电机精确控制展开研究。建立S-梯形算法的数学模型,并在步进电机主控制程序中实现,采用仿真计算方法和试验测试方法对比分析采用S-梯形算法与梯形算法和S形算法情况... 针对步进电机启、停环节的失步和过冲现象,提出一种S-梯形算法,对步进电机精确控制展开研究。建立S-梯形算法的数学模型,并在步进电机主控制程序中实现,采用仿真计算方法和试验测试方法对比分析采用S-梯形算法与梯形算法和S形算法情况下的控制精度和工作效率。研究结果表明,提出的S-梯形算法相对现有算法,可有效提升步进电机的控制精度和工作效率,对于提升步进电机控制精度和工作效率研究具有参考意义。 展开更多
关键词 步进电机 S-梯形算法 控制精度 工作效率 仿真计算 试验测试
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基于STM32的步进电机加减速轨迹规划算法 被引量:5
3
作者 徐建明 徐金辉 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期465-472,共8页
针对传统步进电机开环控制下加减速过程中柔性冲击大、失步和过冲等问题,结合STM32单片机提出了一种离散化的、带有电流调节的S曲线加减速控制算法。首先,通过多项式算法构建连续光滑的S曲线,根据矩频特性拟合转速和转矩的关系,联立转... 针对传统步进电机开环控制下加减速过程中柔性冲击大、失步和过冲等问题,结合STM32单片机提出了一种离散化的、带有电流调节的S曲线加减速控制算法。首先,通过多项式算法构建连续光滑的S曲线,根据矩频特性拟合转速和转矩的关系,联立转速和功率的关系,推导出电流计算方法;然后,对连续的S曲线进行等时间间隔采样,完成对S曲线的离散化;最后,在Keil平台进行算法代码编写,将编译后的工程文件下载到STM32中,通过步进电机的速度和位置跟踪实验验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 步进电机 S曲线 加减速控制
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基于改进自适应遗传算法的小径短绳自动打捆机步进电机PID控制 被引量:6
4
作者 代健超 孟婥 +1 位作者 孙志军 杜诚杰 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期63-69,共7页
为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良... 为提高小径短绳自动打捆机步进电机的控制精度,在分析经典遗传算法和经典自适应遗传算法的基础上,引入进化代数和个体适应值排名来指导自适应交叉率和自适应变异率,设计了一个基于改进自适应遗传算法的PID控制器,以削弱进化过程中优良参数的退化现象。MATLAB仿真结果表明,改进的自适应遗传PID提高了收敛精度,并具有更快的收敛速度。针对步进电机的实际测试结果表明,与经典遗传算法相比,改进的自适应遗传PID调整时间更短、超调量更低。 展开更多
关键词 改进自适应遗传算法 小径短绳 自动打捆机 步进电机PID控制 绳缆包装
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基于反正切函数的步进电机位置闭环控制
5
作者 周文琳 钱俊璋 +1 位作者 蒋平 李欣 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期912-919,共8页
步进电机高精度闭环控制通常需要采用基于磁场定向控制,该方法需要步进电机的精确模型,然而步进电机具有强非线性,高精度模型难以获得。为了解决这一问题,提出了一种基于反正切函数的位置闭环脉冲频率控制方法。该方法不需要控制对象的... 步进电机高精度闭环控制通常需要采用基于磁场定向控制,该方法需要步进电机的精确模型,然而步进电机具有强非线性,高精度模型难以获得。为了解决这一问题,提出了一种基于反正切函数的位置闭环脉冲频率控制方法。该方法不需要控制对象的精确模型,调节参数具有明确的物理意义,可以根据控制需求确定调节参数。通过搭建试验平台对控制算法进行验证,试验结果表明,在跟踪正弦信号θ_(ref)=450sin(0.628 t)时,跟踪误差峰峰值(PV)与PI控制相比减少了近42%,有效提高了跟踪精度。该方法为步进电机位置闭环控制提供了一种新思路。 展开更多
关键词 步进电机 比例积分控制 位置闭环控制 反正切函数 脉冲频率控制
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高动态特性步进电机驱动器系统设计(英文) 被引量:3
6
作者 王睿 吴峻 黄文君 《控制工程》 CSCD 北大核心 2015年第2期222-226,共5页
针对步进电机在快速加、减速及制动过程中容易出现的失步、过冲等现象,提出基于混合续流的功率器件优化导通驱动方式,能够最大程度减小在加、减速与制动过程中反电势对步进电机动态特性的影响,同时快速跟随细分电流给定波形。在此优化... 针对步进电机在快速加、减速及制动过程中容易出现的失步、过冲等现象,提出基于混合续流的功率器件优化导通驱动方式,能够最大程度减小在加、减速与制动过程中反电势对步进电机动态特性的影响,同时快速跟随细分电流给定波形。在此优化导通方式的基础上设计了一种具有高动态特性的全数字化步进电机驱动器,解决了步进电机在快速启停与加减速过程中出现的过冲和失步现象。实验结果表明,设计的驱动器具有很高的动态特性,符合设计要求。 展开更多
关键词 步进电机 混合导通 高动态特性:步进电机驱动器:细分
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步进电机控制系统建模及加减速曲线优化 被引量:58
7
作者 王邦继 刘庆想 +3 位作者 周磊 卜朗 李相强 张健穹 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期37-42,52,共7页
为了优化步进电机开环控制系统,对其加减速曲线的控制性能进行了研究。以步进电机运行原理为基础,建立了两相混合式步进电机开环控制系统仿真模型,设计了一种与电机矩频特性更为符合且可以用于实时在线计算的抛物线型加减速曲线算法,并... 为了优化步进电机开环控制系统,对其加减速曲线的控制性能进行了研究。以步进电机运行原理为基础,建立了两相混合式步进电机开环控制系统仿真模型,设计了一种与电机矩频特性更为符合且可以用于实时在线计算的抛物线型加减速曲线算法,并与典型的匀加减速曲线算法、指数型加减速曲线算法进行了仿真比较分析,最后进行了实验验证。仿真和实验结果均表明,在相同的控制周期内,抛物线型加减速曲线的最大无失步转动角度有了显著提高,同时其中间过程的位置跟踪误差和平衡位置处的残余振荡误差也较小。抛物线型加减速曲线具有更快速的动态响应能力,已在某相控阵列天线的单元相位控制中得到了应用。 展开更多
关键词 步进电机 开环控制 系统建模 加减速控制 抛物线型加减速
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FPGA在多轴步进电机控制器中的应用 被引量:23
8
作者 王邦继 刘庆想 +2 位作者 周磊 李相强 张健穹 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期78-82,89,共6页
提出一种应用现场可编程门阵列(FPGA)实现多轴步进电机控制器的方法。采用IP设计思想,步进电机的运动控制由硬件电路(步进电机IP核)实现,轨迹计算由同一芯片上的微处理器(NiosⅡ软核)实现,从而可以构建多轴步进电机控制器的可编程片上系... 提出一种应用现场可编程门阵列(FPGA)实现多轴步进电机控制器的方法。采用IP设计思想,步进电机的运动控制由硬件电路(步进电机IP核)实现,轨迹计算由同一芯片上的微处理器(NiosⅡ软核)实现,从而可以构建多轴步进电机控制器的可编程片上系统(SoPC系统)。利用VHDL硬件描述语言,设计了一种高性能步进电机IP核,并进行了仿真验证。为了验证该IP核的复用性,构建了一个4轴步进电机控制器的SoPC系统。实验结果表明,此系统可对多轴步进电机实现高精确度控制,每轴的运动是相互独立的,并且控制参数在线可编程。基于这种方式构建的系统,扩展方便、可移植性高、具有广泛的适用性,可用于多轴伺服系统的工业领域。 展开更多
关键词 步进电机 多轴控制器 FPGA SOPC系统
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抑制混合式步进电机转矩波动的时变重复控制 被引量:15
9
作者 孙耀杰 左贺 +2 位作者 康龙云 曹秉刚 史维祥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第11期183-187,共5页
分析了五相混合步进电机电磁转矩波动产生的原理,提出了利用时变周期信号的重复控制来抑制转矩波动的新思路。首先将时变的t域的转矩信号,变换为具有固定周期的q域信号,再对其进行重复控制器设计,保持理想的驱动总电流,抑制转距波动。... 分析了五相混合步进电机电磁转矩波动产生的原理,提出了利用时变周期信号的重复控制来抑制转矩波动的新思路。首先将时变的t域的转矩信号,变换为具有固定周期的q域信号,再对其进行重复控制器设计,保持理想的驱动总电流,抑制转距波动。仿真与试验结果表明该控制方法效果明显。 展开更多
关键词 转矩波动 重复控制器 步进电机 电磁转矩 转距 电流 驱动 时变 周期信号 抑制
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步进电机控制系统建模及运行曲线仿真 被引量:62
10
作者 周黎 杨世洪 高晓东 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期20-25,共6页
为了优化开环情况下步进电机的控制,研究运行曲线和传动刚度对步进电机开环控制系统运动情况的影响。依据步进电机运行原理和系统动力学特性,建立控制系统数学模型。设计一种基于正矢函数,高阶平滑的加减速曲线,并与常见的匀加减速曲线... 为了优化开环情况下步进电机的控制,研究运行曲线和传动刚度对步进电机开环控制系统运动情况的影响。依据步进电机运行原理和系统动力学特性,建立控制系统数学模型。设计一种基于正矢函数,高阶平滑的加减速曲线,并与常见的匀加减速曲线和指数型加减速曲线进行了比较仿真。仿真结果表明正矢型加减速曲线能够更好地抑制运动过程中的冲击,减小终点位置的残余振动幅度。该控制方式适用于对运动精度和稳定性有较高要求的场合,在分幅式航空相机的摆扫控制中得到了成功的应用。 展开更多
关键词 步进电机 开环控制 系统建模 运行曲线
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步进电机模糊PID闭环控制系统仿真研究 被引量:35
11
作者 翟雁 郭阳宽 +2 位作者 祝连庆 李伟仙 孟晓辰 《现代电子技术》 北大核心 2015年第11期146-149,共4页
对步进电机在PID控制和模糊PID控制下进行了仿真研究。结合Simulink,首先对步进电机进行数学模型分析,说明了模糊PID在步进电机闭环控制中的必要性;步进电机在运动中输出转矩惯性偏大会引起电机振荡问题,为了提高系统的精度,利用"... 对步进电机在PID控制和模糊PID控制下进行了仿真研究。结合Simulink,首先对步进电机进行数学模型分析,说明了模糊PID在步进电机闭环控制中的必要性;步进电机在运动中输出转矩惯性偏大会引起电机振荡问题,为了提高系统的精度,利用"正弦阶梯波"细分控制方法设计了步进电机PID闭环控制器及步进电机模糊PID闭环控制器,并对不同控制下的系统响应情况进行仿真和分析。仿真实验表明,应用模糊PID闭环控制方案较普通PID方案在给定位置下反应更加迅速、效果更好。 展开更多
关键词 步进电机 模糊PID 模糊参数自整定 细分驱动
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步进电机启动控制算法设计 被引量:28
12
作者 姜德美 谢守勇 甘露萍 《西南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期128-132,共5页
通过建立步进电机数学模型和传递函数的基础上,分别采用简单加速算法和指数加速算法对步进电机启动进行控制,解决了步进电机在启动时,出现的启动时间慢、启动失步等问题.仿真实验结果和试验数据表明,指数加速算法能够更好地控制步进电... 通过建立步进电机数学模型和传递函数的基础上,分别采用简单加速算法和指数加速算法对步进电机启动进行控制,解决了步进电机在启动时,出现的启动时间慢、启动失步等问题.仿真实验结果和试验数据表明,指数加速算法能够更好地控制步进电机启动运行. 展开更多
关键词 步进电机 数学模型 算法 仿真
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基于μC/OS Ⅱ和emWin的步进电机控制系统设计 被引量:12
13
作者 陈海初 杨飘 +2 位作者 曹泉 孙俊龙 罗威 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第6期52-55,58,共5页
为了能直观方便地实现对电机实时控制,采用STM32F103系列微处理器为主控芯片,以电阻式触摸屏为输入及显示终端,设计了基于嵌入式实时操作系统μC/OSⅡ和em Win图形库的电机控制系统。详细介绍了该系统硬件、软件组成及系统搭建。实验显... 为了能直观方便地实现对电机实时控制,采用STM32F103系列微处理器为主控芯片,以电阻式触摸屏为输入及显示终端,设计了基于嵌入式实时操作系统μC/OSⅡ和em Win图形库的电机控制系统。详细介绍了该系统硬件、软件组成及系统搭建。实验显示该系统能通过电阻触摸屏作为输入端实现对X和Y两路电机的加减速及电机的启停和正反转调控,同时能将电机转速及方向信息实时显示。系统显示界面友好、性能可靠、运行稳定且实时响应特性好。 展开更多
关键词 ΜC/OS Ⅱ系统 EM Win图形库 电阻触摸屏 步进电机控制系统
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基于步进电机细分驱动技术的旋转LED显示屏设计 被引量:12
14
作者 邓宏贵 李志坚 +1 位作者 吴让亮 施佳佳 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期595-598,共4页
提出了将步进电机细分技术应用于控制旋转LED显示屏的转动,使得所显示图案不会因旋转速度不稳定而产生变形,有效消除了旋转LED显示屏画面抖动的问题。经实际测试,取得了良好的效果。
关键词 步进电机 LED显示屏 细分驱动技术 智能控制
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基于LabVIEW的步进电机驱动设计及其应用 被引量:13
15
作者 陈方泉 李建周 +1 位作者 马思文 方宇栋 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期89-92,共4页
给出了基于LabVIEW的控制步进电机的方法,讲述了控制系统的构成,通过和单片机控制步进电机方法的对比,可以看出LabVIEW的优势.系统具有良好的软件交互界面,编程简单,控制效果良好,并已实际应用在生产系统中.
关键词 LABVIEW 步进电机 控制系统
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基于加权无向图的永磁球形步进电机运动控制 被引量:22
16
作者 王群京 陈丽霞 +1 位作者 吴立建 倪有源 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第9期130-134,共5页
提出了一种三自由度永磁球形步进电机的控制方法。首先简单介绍了该永磁球形步进电机定子与转子的结构,然后针对其结构特点及运动原理,提出根据距离相等的永磁体对和铁心线圈对的排列组合,建立一个包含位于球形步进电机转子某一点上物... 提出了一种三自由度永磁球形步进电机的控制方法。首先简单介绍了该永磁球形步进电机定子与转子的结构,然后针对其结构特点及运动原理,提出根据距离相等的永磁体对和铁心线圈对的排列组合,建立一个包含位于球形步进电机转子某一点上物体的所有可能的运动轨迹点的加权无向图,根据所给定的物体的运动轨迹,采用图中路径搜索算法,最终确定永磁球形步进电机的通电线圈对,达到控制球形步进电机,使物体沿着期望的运动轨迹运动的目的。 展开更多
关键词 步进电机 无向图 球形 运动控制 加权 运动轨迹 控制方法 三自由度 电机定子 运动原理 结构特点 排列组合 铁心线圈 电机转子 搜索算法 永磁体 物体
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螺旋天线步进电机控制系统仿真及运行曲线优化 被引量:7
17
作者 周一飞 刘庆想 +3 位作者 李相强 王邦继 周磊 李伟 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期90-94,共5页
为实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用步进电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位。为了优化步进电机的开环控制,研究运行曲线对步进电机控制性能的影响,提高步进电机控制速度和精度。根据步进电机及控制系统的工作原理,建立... 为实现机械相控阵列天线的波束扫描,采用步进电机驱动螺旋天线单元转动来达到预定的辐射相位。为了优化步进电机的开环控制,研究运行曲线对步进电机控制性能的影响,提高步进电机控制速度和精度。根据步进电机及控制系统的工作原理,建立了基于Simulink的步进电机开环控制系统仿真模型,并在此基础上对梯形和抛物线两种运行曲线进行了仿真研究。仿真结果表明,该仿真模型能精确实现两种运行曲线对步进电机的控制,在100 ms的控制周期内,采用梯形运行曲线步进电机的最大无失步转动角度能够达到270°,而采用抛物线运行曲线时其转动角度能够达到360°,抛物线运行曲线在开环控制系统中具有更高的控制速度。 展开更多
关键词 步进电机 运行曲线 抛物线 开环控制 系统仿真
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用于阵列天线连续跟踪的步进电机控制器IP核设计 被引量:7
18
作者 周磊 刘庆想 +5 位作者 李相强 王邦继 余义 张健穹 张艳荣 李寒冰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3099-3102,共4页
采用VHDL语言设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的步进电机控制器IP核,并在QuartusⅡ软件中进行了编译和仿真。该控制器采用了控制参数在线计算模块,使得阵列中每台步进电机都可以根据对应单元的相移量推算出各自的升降频曲线及脉... 采用VHDL语言设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的步进电机控制器IP核,并在QuartusⅡ软件中进行了编译和仿真。该控制器采用了控制参数在线计算模块,使得阵列中每台步进电机都可以根据对应单元的相移量推算出各自的升降频曲线及脉冲发送时刻,从而保证阵列中各个电机的转动角度保持一定的关系,同时能有效地降低步进电机失步的风险。该控制器采用编码器反馈信息处理模块,对步进电机失步进行判断和校正。编译结果显示:通过合理设定数据位宽、重复利用乘法器、合理利用相邻脉冲发送间隔,控制器可以有效降低进行实时参数计算时的硬件资源使用量。测试结果表明,该控制器可以实现阵列天线波束连续跟踪。 展开更多
关键词 步进电机 控制器IP核 连续跟踪 阵列天线
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几种步进电机加减速方法的对比研究及其应用 被引量:33
19
作者 黄兆斌 黄云龙 余世明 《机电工程》 CAS 2011年第8期951-953,974,共4页
针对以往的文献主要对个别加减速方法进行分析的问题,对比分析了几种主要的步进电机加减速控制方法,并给出了具体的数学描述。在结合步进电机矩频特性的基础上,指出了各种方法的优缺点。深入研究了直线和S型加减速曲线,并把S型加减速曲... 针对以往的文献主要对个别加减速方法进行分析的问题,对比分析了几种主要的步进电机加减速控制方法,并给出了具体的数学描述。在结合步进电机矩频特性的基础上,指出了各种方法的优缺点。深入研究了直线和S型加减速曲线,并把S型加减速曲线应用在了研发的数控系统中,并取得了良好的效果。研究结果表明,几种加减速方法各有自己的优势,可根据不同场合选取。 展开更多
关键词 数控系统 步进电机 加减速控制
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ICL7667实现步进电机高频斩波控制 被引量:6
20
作者 王永成 党源源 +2 位作者 徐抒岩 韩诚山 于涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2193-2198,共6页
为了提高小内阻步进电机驱动系统中功率MOSFET的开关速度,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器来实现步进电机的高频斩波控制。对驱动电路采用的功率MOSFET的栅极电容特性、开关时间等进行了研究,发现栅极电容的充放电过程影响了功率MOS... 为了提高小内阻步进电机驱动系统中功率MOSFET的开关速度,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器来实现步进电机的高频斩波控制。对驱动电路采用的功率MOSFET的栅极电容特性、开关时间等进行了研究,发现栅极电容的充放电过程影响了功率MOSFET的开关速度,提出了提高功率MOSFET开关速度的方法。最后,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器实现了步进电机的高频斩波控制。仿真和试验结果表明:采用ICL7667的驱动电路,可以保证斩波频率为200 kHz时,功率MOSFET的漏极输出仍处于截止和深度饱和的状态,这比采用电阻分压式驱动电路其斩波频率最大为20 kHz提高了10倍,可保证小内阻步进电机在高速斩波信号的控制下正确运行。 展开更多
关键词 ICL7667 功率MOSFET 步进电机 MOSFET驱动器 开关特性
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