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多轴步进电机速度曲线算法的时分复用策略
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作者 吴博 雷兴明 +1 位作者 王邦继 刘德兴 《电子测量技术》 北大核心 2025年第12期108-116,共9页
针对多轴步进电机控制器实现过程中,需要进行硬件逻辑的复用,导致逻辑资源占用量过多的问题,提出一种速度曲线算法的时分复用策略。首先,基于刚体绕定轴转动的运动学理论及步进电机控制原理,建立了步进电机控制脉冲周期与运动学物理量... 针对多轴步进电机控制器实现过程中,需要进行硬件逻辑的复用,导致逻辑资源占用量过多的问题,提出一种速度曲线算法的时分复用策略。首先,基于刚体绕定轴转动的运动学理论及步进电机控制原理,建立了步进电机控制脉冲周期与运动学物理量之间的映射关系;其次,结合脉冲计算公式将匀加速与匀减速两种转动模式进行合并,优化了速度曲线的计算方法;然后,采用时分复用的设计思想,在单轴非时分复用控制的基础上,充分利用控制脉冲输出的时间间隔,进行了多轴速度曲线算法的时分复用设计;最后实现了两轴步进电机时分复用控制器IP核,相较于两轴非时分复用IP核,逻辑资源使用量降低了33.68%,热功耗降低了14.04%,并搭建硬件实验平台进行了算法验证。结果表明,时分复用IP核可以实现两轴步进电机的精确控制,角位移跟随误差均在±8 step(±0.9°)以内。 展开更多
关键词 多轴步进电机 开环控制 速度曲线 时分复用 现场可编程门阵列(FPGA)
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痰染片制片系统中步进电机启停控制算法的优化设计与实现
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作者 庄泉洁 陈子娇 +1 位作者 肖志睿 刘洪英 《华东师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期39-45,共7页
步进电机在整个全自动痰染片制片的工作流程中发挥着关键作用.在电机的启动和停止过程中,电机速度常常会发生急剧变化,因此一个良好的电机启停控制算法显得尤为重要.首先,需要避免电机在突然高速启动时因所需力矩过大而导致的过载现象,... 步进电机在整个全自动痰染片制片的工作流程中发挥着关键作用.在电机的启动和停止过程中,电机速度常常会发生急剧变化,因此一个良好的电机启停控制算法显得尤为重要.首先,需要避免电机在突然高速启动时因所需力矩过大而导致的过载现象,以保护电机不受损坏.其次,在减速过程中,应防止高速运转的电机突然停止,以减少对电机的惯性冲击,降低由此产生的运动偏差.致力于优化步进电机的启停控制算法,在启停阶段采用S型曲线来实现电机转速的平稳变化.这种S型速度变化曲线基于Logistic函数设计,能够确保电机在启动和停止时速度平稳变化,避免突然加速或减速带来的冲击.同时,电机的整体运动采用7段式加减速优化算法,以实现对电机的有效控制.以系统中的x方向电机控制为例,仿真实验验证了该算法的有效性,步进电机在启停区间,其转速与时间的曲线呈S型变化,保证了电机启停的平稳性.实测结果显示,采用S型加减速启停控制算法,位置误差被控制在±0.05 mm以内,相比梯形控制算法带来的±0.9 mm位置误差,有了显著的减小,这表明S型加减速启停控制算法在减小位置误差方面取得了良好效果. 展开更多
关键词 步进电机 启停控制 7段式S型加减速控制算法 位置误差
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基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法
3
作者 毛德辉 李鹏 吴建德 《机床与液压》 北大核心 2025年第5期88-94,共7页
针对电机暂态控制产生冲击和抖动导致的设备易损坏问题,提出一种基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法。采用Sigmoid函数设计电机转速控制速度规划曲线,降低加速度不连续变化的冲击影响;基于Actor-Critic框架,结合深度确定性策略算... 针对电机暂态控制产生冲击和抖动导致的设备易损坏问题,提出一种基于深度强化学习的电机S-曲线转速控制方法。采用Sigmoid函数设计电机转速控制速度规划曲线,降低加速度不连续变化的冲击影响;基于Actor-Critic框架,结合深度确定性策略算法(DDPG)和混合形式的奖励函数搭建深度强化学习控制器,建立动态奖惩机制;通过MATLAB/Simulink仿真分析,将DDPG控制器与模型预测控制器、PID控制器、BP-PID控制器及GA-PID控制器分别在电机空载与负载时的控制效果进行对比。实验结果表明:DDPG控制器可以实现电机平滑加减速控制,并且可以消除超调量,具有更快的响应速度;当存在外部负载扰动时,电机转速跌落减少了50%~75%,极大提高了系统的抗扰动能力。 展开更多
关键词 深度强化学习 S-曲线 暂态控制 转速控制
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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:59
4
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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基于加权无向图的永磁球形步进电机运动控制 被引量:22
5
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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混合磁路多边耦合电机的基础研究 被引量:17
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作者 程树康 郑萍 +2 位作者 崔淑梅 宋立伟 李立毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期50-53,58,共5页
:在永磁感应子式电机中 ,由于铁芯叠片间隙的影响 ,轴向充磁的永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布很不均匀 ,制约着单位铁芯长度的出力和电机性能体积比的提高。提出了一种混合磁路多边耦合电机 ,对混合式步进电机永磁体产生的气隙磁场沿... :在永磁感应子式电机中 ,由于铁芯叠片间隙的影响 ,轴向充磁的永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布很不均匀 ,制约着单位铁芯长度的出力和电机性能体积比的提高。提出了一种混合磁路多边耦合电机 ,对混合式步进电机永磁体产生的气隙磁场沿轴向分布不均匀的问题进行了补偿。解析分析和实验研究表明 ,这种结构电机的静转矩比同体积步进电机的静转矩有明显提高。 展开更多
关键词 混合磁路 多边耦合电机 步进电机 永磁材料
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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
7
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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步进电机控制系统建模及运行曲线仿真 被引量:62
8
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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基于USB-DSP的开放式运动控制器开发 被引量:10
9
作者 丁亮 尤波 +1 位作者 于振中 许家忠 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期278-282,286,共6页
针对数控技术的发展对运动控制系统的开放性、实时性、加工速度、精确度等性能指标提出了越来越高要求,运用基于前馈补偿的PID控制算法和时间分割插补原理,研究开发了基于USB2.0协议和DSP核心处理芯片的四轴交直流伺服电机运动控制器,... 针对数控技术的发展对运动控制系统的开放性、实时性、加工速度、精确度等性能指标提出了越来越高要求,运用基于前馈补偿的PID控制算法和时间分割插补原理,研究开发了基于USB2.0协议和DSP核心处理芯片的四轴交直流伺服电机运动控制器,并提供了丰富的动态链接库函,支持NURBS插补功能。仿真和实验结果表明,系统设计合理,具有实时性好,跟随误差小,加工精确度高等优点。 展开更多
关键词 USB 2.0 NURBS插补 前馈补偿 DSP CPLD
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二相混合式步进电动机矢量控制伺服系统 被引量:20
10
作者 史敬灼 徐殿国 +1 位作者 王宗培 张劲松 《电机与控制学报》 EI CSCD 2000年第3期135-139,147,共6页
推导了二相混合式步进电动机基于磁网络的数学模型,给出了其矢量控制位置伺服系统的结构及仿真结果。同时说明了混合式步进电动机与永磁凸极同步电动机在作用机理上的相似性,指出混合式步进电动机伺服系统可参考凸极永磁同步电动机的... 推导了二相混合式步进电动机基于磁网络的数学模型,给出了其矢量控制位置伺服系统的结构及仿真结果。同时说明了混合式步进电动机与永磁凸极同步电动机在作用机理上的相似性,指出混合式步进电动机伺服系统可参考凸极永磁同步电动机的控制策略来研究、设计。 展开更多
关键词 混合式步进电动机 矢量控制 位置伺服系统
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PLC对步进电机的控制技术 被引量:27
11
作者 殷华文 于兆和 马志刚 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2003年第8期65-67,共3页
详细介绍了PLC对步进电机的控制方法和编程技术 ,包括控制坐标系的建立、单双轴控制、接线、控制参数计算和控制程序的编写等。
关键词 步进电机 PLC 控制坐标系 单双轴控制 接线 控制参数 控制程序
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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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高集成度新型摆镜驱动模块的研制 被引量:6
13
作者 汪逸群 颜昌翔 +2 位作者 谢涛 刘长顺 何欣 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2997-3000,共4页
研制了一种高集成度的摆镜驱动模块,用作空间光学遥感器摆镜机构的动力单元。基于光、机、电一体化的设计理念,选择合适的步进电机,研制了大速比的谐波减速器和16位光电编码器,从而构制了紧凑型驱动模块。对该模块的轴系精度、位置精度... 研制了一种高集成度的摆镜驱动模块,用作空间光学遥感器摆镜机构的动力单元。基于光、机、电一体化的设计理念,选择合适的步进电机,研制了大速比的谐波减速器和16位光电编码器,从而构制了紧凑型驱动模块。对该模块的轴系精度、位置精度和速度精度分别进行了分析和测试,测试结果显示,轴系径向跳动<3μm,端面跳动<1μm,定位精度<40″;理论速度为0.1°/s时相对速度精度为19%,5°/s时相对速度精度为6.8%。试验结果表明,该驱动模块质量轻、输出力矩大、传动精度高,满足摆镜机构对驱动系统的指标要求。 展开更多
关键词 光学遥感器 摆镜 步进电机 谐波传动 驱动模块 精度分析
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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
14
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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基于单片机的步进电机细分驱动控制系统 被引量:18
15
作者 李智强 周杰 任胜杰 《机电工程》 CAS 2007年第7期67-69,共3页
为了使步进电机的定位更为准确,以高速、高性能C8051F005单片机为核心,结合步进电机驱动芯片L297/298,设计出步进电机的斩波恒流细分驱动控制系统。实际运行表明,步进电机运行稳定,具有步距角小、转矩恒定、功耗低等优点,提高了定位准确... 为了使步进电机的定位更为准确,以高速、高性能C8051F005单片机为核心,结合步进电机驱动芯片L297/298,设计出步进电机的斩波恒流细分驱动控制系统。实际运行表明,步进电机运行稳定,具有步距角小、转矩恒定、功耗低等优点,提高了定位准确度,达到精密控制的目的。 展开更多
关键词 混合式步进电机 C8051F005 细分驱动 L297/298
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基于STC单片机的多电机驱动平台系统设计 被引量:13
16
作者 康珊珊 唐晓强 +3 位作者 刘莉 佟浩 邵珠峰 吴刚 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2017年第9期133-136,149,共5页
针对"制造工程综合实践"课程,开发出一套多电机驱动平台系统,用于典型机械系统模型的装配、测试。该平台电路部分采用STC89C52单片机进行控制,包括稳压、滤波、功率放大等,能实现多台直流电机和步进电机的正反转、调速、步进... 针对"制造工程综合实践"课程,开发出一套多电机驱动平台系统,用于典型机械系统模型的装配、测试。该平台电路部分采用STC89C52单片机进行控制,包括稳压、滤波、功率放大等,能实现多台直流电机和步进电机的正反转、调速、步进控制,同时具有红外遥控功能。该平台提供了一个开放式的编程环境,为机电教学中的装配、测试提供了一个可扩展的实验教学平台。 展开更多
关键词 电机驱动平台 单片机 步进电机控制
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基于STM32步进电机多细分控制的设计 被引量:20
17
作者 曹彬乾 程远增 +1 位作者 孙书鹰 张佩超 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第23期6893-6897,共5页
介绍了一种基于STM32与A3988的步进电机多细分控制的设计,通过STM32控制定时器产生PWM信号,经过低通滤波后,完成PWM的DAC转换。利用其输出的动态变化的电压为步进电机驱动芯片A3988提供参考;并且对电流方向进行控制,从而实现了步进电机... 介绍了一种基于STM32与A3988的步进电机多细分控制的设计,通过STM32控制定时器产生PWM信号,经过低通滤波后,完成PWM的DAC转换。利用其输出的动态变化的电压为步进电机驱动芯片A3988提供参考;并且对电流方向进行控制,从而实现了步进电机的多细分控制。STM32通过查表法得到对应占空比,占空比变化的时间间隔通过定时器实现。阐述了相关软硬件和设计原理,验证了该设计的控制效果,结果表明,该设计不仅控制精度高,灵活性强,而且相对于传统利用DAC转换芯片的方案,具有实现简单,效费比高等优点。 展开更多
关键词 STM32 A3988 多细分 PWM-DAC
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基于DSP的步进电机控制系统与上位机的串行通信设计 被引量:8
18
作者 熊远生 钱苏翔 高金凤 《机电工程》 CAS 2004年第9期17-21,共5页
首先简述了基于DSP的步进电机控制系统及步进电机的细分控制原理,给出了步进电机的驱动接口电路。重点论述了上位机与基于DSP的步进电机控制系统之间的串行通信设计,上位机使用VC++的MSComm控件实现串行通信,给出了DSP的串行通信的硬件... 首先简述了基于DSP的步进电机控制系统及步进电机的细分控制原理,给出了步进电机的驱动接口电路。重点论述了上位机与基于DSP的步进电机控制系统之间的串行通信设计,上位机使用VC++的MSComm控件实现串行通信,给出了DSP的串行通信的硬件接口电路,并给出了部分程序代码。实验证明,实现监控此方案可行有效。 展开更多
关键词 串行通信 上位机 DSP 程序代码 硬件接口电路 步进电机 VC++ 细分控制 控制系统 监控
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一种闭环控制的压电陶瓷微位移器驱动电源 被引量:4
19
作者 王广林 王慧峰 +1 位作者 邵东向 卢泽生 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第2期121-123,135,共4页
介绍了压电陶瓷微位移器驱动电源的闭环反馈控制驱动系统的组成和工作原理,并对控制器的硬件系统构成进行了说明。软件采用模块化设计,可根据实际工作场合通过软件设定为开环控制和闭环控制。在数字控制算法d(t)和可控输出稳压电压源的... 介绍了压电陶瓷微位移器驱动电源的闭环反馈控制驱动系统的组成和工作原理,并对控制器的硬件系统构成进行了说明。软件采用模块化设计,可根据实际工作场合通过软件设定为开环控制和闭环控制。在数字控制算法d(t)和可控输出稳压电压源的设计上有所突破。通过合理地设计软件算法d(t)来补偿电致伸缩陶瓷h(t)特性上的缺陷。 展开更多
关键词 压电陶瓷微位移器 驱动电源 闭环控制 控制驱动系统 电致伸缩陶瓷 模块化设计 工作原理 闭环反馈 系统构成 输出稳压 控制算法 开环控制 软件算法 控制器 电压源 硬件
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基于CPLD的步进电机细分复合控制器 被引量:7
20
作者 李超彪 张赤斌 +1 位作者 王兴松 田梦倩 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第18期1647-1650,共4页
提出了一种新的实现方法,利用CPLD将细分、恒流控制等功能集成在一片芯片中。给出了集远控解码、细分、BANG-BANG恒流控制于一体的复合控制器实现方法。该方法大大简化了细分驱动电路的结构,降低了成本,同时也具有更大的灵活性。
关键词 细分 步进电机 CPLD 恒流控制
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