基于ARM+CPLD的无刷直流电机控制系统

以STM32F103设计实现一种无刷直流电机控制系统,使用芯片内部硬件直通级联,在控制器与驱动电路之间加CPLD,减少传统保护方式中的响应延迟,提高系统的可靠性.试验结果表明,该系统在负载改变时最大静差为2%,超调量小于1%,稳定时间小于0.4s,实现在高速场合的稳定调速性能,提高无刷直流电机在较宽范围内转矩转速的高精度控制.

基于纹理公因子的异源图像配准方法

异源图像的成像机理不同,导致同一场景的异源图像之间存在着较大的形变或者光照等差异,异源图像配准很难直接运用尺度不变特征变换算法(SIFT)和快速鲁棒特征算法(SURF)等方法。为此,针对异源图像提出一种基于纹理公因子的配准方法。根据傅里叶变换将异源图像变换到频率域并用Gabor模版进行滤波处理,在空间域中利用Sobel算子对异源图像进行纹理公因子提取,采用自定义规则选择匹配点,通过随机抽样一致性算法对匹配点对进行提纯,根据提纯后的匹配点对求解单应变换参数,经过坐标变换及插值分析实现异源图像配准。实验结果表明,与SIFT和SURF等算法相比,该方法的匹配准确率较高,鲁棒性和异源图像配准效果较好。

剑杆织机送经卷取运动的双控法研究

针对剑杆织机送经卷取运动控制系统存在的启动调节速度慢、调节误差大等问题,提出了一种双控法来调节送经电机转速。用直接控制法控制送经电机转速值,并利用PID调节控制法调节该转速值。实验结果表明,使用该双控法后织机控制系统的启动调节时间小于0.4 s,超调量控制在3.2%以内,调节误差控制在1.25%以内,有效地提高了系统张力的稳定性和织物的质量。

圆环陶瓷检测算法研究

Hough变换常用于回环陶瓷的检测,但在检测过程中存在计算量大和无法直接检测同心回的问题,采用投影法+Hough变换算法,开展回环陶瓷检测研究,即通过投影法先确定圆形的边界,利用圆周上点和圆心之间的几何关系来计算圆心坐标,将所求圆心带入圆的标准方程,根据Hough变换对半径值进行累计,对累计值筛选来求解回的半径,将Hough变换的三维累计转变到一维累计,减小了计算量,并可一次性检测同心回。对某企业回环陶瓷的检测实验表明,投影法耗时977 ms,较其他Hough变换算法速度提升251 ms,误差小。

单相交流串励电机调速系统设计

针对串励电机调速系统的连续性和稳定性问题,对单相交流串励电机控制电路、保护电路和驱动电路进行了研究,探索了一种通过控制IGBT管的通断来实现斩波式调压方法,提出了一种基于STM32 ARM Cortex-M3内核单片机的调速系统。该系统通过对单相交流串励电机速度的设定值和反馈值的偏差进行增量PID运算,根据PID运算结果计算PWM输出的占空比,来控制IGBT管的通断,从而改变加在单相交流串励电机交流正弦波的时间,达到改变串励电机两端电压的目的,实现串励电机的无级平滑调速。研究结果表明,该系统使用的IGBT管至少比传统系统的少3个,既节约成本又提高了系统的稳定性。

六轴机械臂在冰箱能耗检测线中的轨迹分析

针对在冰箱能耗检测中,人工开关冰箱门所带来的能耗误差等问题,提出了一种使用六轴机械臂控制冰箱开关门的方法,该方法对能耗检测中的机械臂开关门运动轨迹进行了分析,并通过对机械臂建模,分析其各关节的运动位姿,然后由位姿得到机械臂的各关节角度,并对其进行仿真分析,验证了机械臂开关冰箱门动作的正确性。

可控电子负载型电机测试系统

设计实现了一种可控电子负载型电机测试系统,该系统选用STM32F103为控制器,采用电子负载能量控制单元实现电机负载的精确加载,应用正弦脉宽调制(SPWM)交流逆变技术实现电能再利用。试验结果表明该测试系统灵活方便,能很好地测试电机的性能参数,并可以有效的将测试电机时产生的机械能转换为电能。

旋转变压器的角度误差校正系统设计

针对旋转变压器输出数据存在的角度误差问题,对旋转变压器校正方法进行了研究,设计并实现了旋转变压器角度误差校正系统。该系统充分利用了旋转变压器工作原理,发挥了光电编码器优势,采用了FPGA和ARM的优点,由同一电机带动光电编码器和被测旋转变压器,以FPGA+ARM组成的控制模块读出光电编码器和被测旋转变压器的角度,并进行比较分析,测量旋转变压器的非线性误差,建立误差分析表,提出了一种根据系数进行补偿的方式,对旋转变压器的误差进行了补偿。研究结果表明,该系统能对旋转变压器的输出数据进行校正,校正前旋转变压器的角度误差最大为21.2弧分,通过该系统校正后,测角误差最大为5.3弧分,系统校正速度较快且效果明显。

细小线材扫描式激光测径仪

针对漆包线等相关非透明细小线材快速实时监测问题开展研究,设计实现了扫描式激光测径仪,该测径仪应用"标准棒法"光学测量系统,采用分组策略的方法,以FPGA+ARM为控制器,来实现快速实时监测。测试结果表明,测径仪测量范围为0.1~1 mm,示值误差不大于±0.0005 mm,并且具有通过网络串口在PC机实时显示测量数据的功能。

多总线技术在剑杆织机控制中的应用

为实现织机控制中通信数据的高速、准确传输,解决剑杆织机控制系统通信可靠性问题,将模块化设计、多CPU分布式集群控制方式及多总线通信技术应用到织机控制系统中,选用STM32F207作为主CPU,选用STM32F103作为从CPU,选用FPGA作为主CPU的协处理器,以提高织机的运行速率。开展了对织机控制系统内部模块及多织机之间的通信方案的分析,提出了织机模块内部采用SPI通信、模块之间采用全双工串行异步通信、电控柜与操作台之间采用CAN通信、多织机之间采用无线组网等方案。将该方案应用于某纺织厂剑杆织机控制系统,实现了剑杆织机控制系统的稳定、快速、可靠运行。研究结果表明,织机控制运用多总线通信方式,通信数据传输高速、准确,织机运行速度可达700 r/min,入纬率达1300 m/min,能实现多织机的远程监控。

激光测径仪温度测量误差修正的研究

针对激光测径仪随温度变化而易造成测径误差的问题,采取了线性补偿和非线性补偿相结合的温度误差修正方案。研究了温度与误差数据的关系,通过给激光管加热,测试在温度影响下激光测径仪的误差数据。针对误差数据建立线性补偿和非线性补偿相结合的修正方案,设计了相应的温度误差修正系统。研究结果表明,经过温度误差补偿后,激光测径仪的精度大大提高,最大相对误差由修正前的0.39%减小到修正后的0.04%,且随着温度的变化,测量数据无明显波动。

基于弹性联轴器形变量检测的电机扭矩测试系统

针对电机的动态扭矩和静态扭矩的实时测量问题,以开关磁阻电机为研究对象,提出了一种用于测量电机动、静态扭矩的实时测量方案,并设计了电机扭矩测试系统。该方案利用两个旋转变压器检测弹性联轴器因受扭矩作用产生形变量的原理,设计FPGA+ARM控制架构,达到实时、准确检测电机的动态扭矩和静态扭矩的要求。静态扭矩按JJG 2047—2006《扭矩计量器具检定系统表》方法测试,静态扭矩最大相对误差为0.73%。动态扭矩由精密动态扭矩装置进行验证,动态扭矩最大相对误差为0.68%。

双路扫描式激光测径仪系统设计

针对企业对小型零部件生产线上的工件线径检测精度和稳定性问题,研制了一款基于ARM+FPG A的双路扫描式激光测径系统,用于解决扁平形漆包线线径的精确测量问题。该测径系统采用标准棒法测量原理,运用累加求和取平均值的处理算法,实现了工件线径的厚度和宽度双向检测,克服了单路激光测径系统测量范围受限等缺点。实验结果表明,该测径仪精度可达到0.001 mm,示值误差不超过±0.005 mm,稳定性能好,测量精度高,适合于生产线上小尺寸工件线径的精度检测。由于FPGA的快速数据处理能力,本系统特别适用于动态线材的尺寸监测。

基于运动学的自动导航车控制系统

针对自动化仓储设备固定轨迹的自动导航车(AGV)控制需要,设计基于运动学的自动导航车控制系统。系统从AGV小车路径偏差控制系统的运动学关系入手,分析小车运动偏差与车轮转速的关系,得到了AGV动态特性关系,采用模糊智能控制方法,控制PWM波占空比,修复小车路劲偏差,提高导航准确度和小车稳定性。仿真和实测结果表明,运行时AGV虽有轻微的振荡,但偏差振幅不超过10cm,故能做到沿路径中线运行。

基于STM32的无刷直流电机控制系统设计及低速平稳性分析

设计了低压BLDCM控制系统,以换相理论为基础分析了减小转矩脉动的方法。实验证实,该系统能很好地实现无刷直流电机的运行控制,且低速提前换相策略能有效抑制电机低速时的换相转矩脉动,具有较高的工程实用价值。

双控助力机械手控制系统研究

为了提高机械手在物料搬运中的人机互动和灵活性,设计了一种可以实现人机合作的双控助力机械手控制系统。系统可以根据操作者的位置灵活选择两种微操作控制机械手运动,实现物料搬运,使用方便灵活、操作简单又实用。系统控制易于修改和调整,大大提高了机械手在不同应用环境中的灵活性。

开关磁阻电机速度控制

针对开关磁阻电机的调速控制系统的起动方式和速度控制开展研究,采用两相绕组通电起动的方式,以增大转矩、减小转矩脉动。提出了模糊–自适应整定PID控制算法,并以STM32 + FPGA为主控制器,应用低速电流斩波、高速角度位置控制方式设计了开关磁阻电机调速系统。对于解决超调量高、动态响应慢的不足、精确度不高的问题有一定的效果。实验结果表明,系统转速的精确度在10 r/min之内,最大超调量为15 r/min。