自動搬運技術是現(xiàn)代工業(yè)控制中的一項重要技術,其發(fā)展水平是評價一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要指標之一。研究搬運機械的嵌入式控制系統(tǒng)在提高現(xiàn)有系統(tǒng)可靠性、實用性、便捷性,推動我國工業(yè)自動化、現(xiàn)代化等方面具有重要意義。本文將nRF24L01和Wi-Fi兩種無線通信技術與搬運機械的控制技術結合,設計了一種能夠控制直流電機和氣缸的具有無線通信功能的搬運機械控制器,并對此控制器的應用進行了研究。主要開展的工作包括:（1）研究了直流電機和氣缸的基本理論與控制方法,建立了直線氣缸和直流電機的數(shù)學模型,并使用Simulink對直流電機的積分分離PID控制方法進行了仿真分析,為控制器的設計提供了理論支持。（2）進行控制器的軟硬件設計,研究了nRF24L01和Wi-Fi兩種無線通信技術的實現(xiàn)方法,設計了以stm32f103VET6為核心的硬件電路以及以狀態(tài)表配置為核心的系統(tǒng)軟件,通過測試驗證了控制器系統(tǒng)的通信功能。（3）基于控制器設計了一種燈光實驗系統(tǒng),設計了燈具在各運動上方向的檢測與執(zhí)行機構,使用LabVIEW編寫上位機軟件對系統(tǒng)進行遠程控制,實現(xiàn)了方便的人機交互,通過測試驗證了積分分離PID控制對直流電機位... 

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 自動搬運裝置簡介
    1.3 短距離無線通信技術簡介
    1.4 搬運機械控制技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國外研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.2 國內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.3 搬運機械控制器發(fā)展趨勢
    1.5 論文的主要研究工作和章節(jié)內(nèi)容安排
        1.5.1 論文的主要研究工作及創(chuàng)新點
        1.5.2 論文章節(jié)內(nèi)容安排
第二章 直流電機與氣缸控制器建模與仿真
    2.1 直線氣缸基本理論
        2.1.1 直線氣缸建模的基礎和假設
        2.1.2 氣缸兩腔氣壓變化方程
        2.1.3 開關閥質量流量方程
        2.1.4 氣缸活塞的運動方程
    2.2 永磁直流電機的基本理論與控制
        2.2.1 直流電機數(shù)學模型
        2.2.2 直流電機的積分分離PID控制策略研究
    2.3 直流電機位置速度雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的Simulink仿真
        2.3.1 Simulink仿真工具簡介
        2.3.2 仿真結果與分析
    2.4 第二章小結
第三章 基于無線通信的搬運機械控制系統(tǒng)軟硬件設計
    3.1 控制器系統(tǒng)技術要求
    3.2 系統(tǒng)無線通信方式介紹與實現(xiàn)
        3.2.1 系統(tǒng)通信方式與結構設計
        3.2.2 nRF24L01 技術
        3.2.3 Wi-Fi技術
    3.3 控制器系統(tǒng)硬件電路的設計
        3.3.1 系統(tǒng)電路設計總體規(guī)劃
        3.3.2 微控制器模塊設計
        3.3.3 傳感器輸入模塊設計
        3.3.4 驅動電壓輸出模塊設計
        3.3.5 通信模塊設計
        3.3.6 模擬信號輸出模塊設計
        3.3.7 電源模塊設計
        3.3.8 電機驅動電路設計
    3.4 控制器系統(tǒng)軟件設計
        3.4.1 控制器系統(tǒng)軟件設計方法與功能
        3.4.2 系統(tǒng)主函數(shù)設計
        3.4.3 通信中斷程序設計
        3.4.4 積分分離PID控制算法軟件實現(xiàn)
        3.4.5 通信中繼模塊軟件設計
    3.5 控制器功能測試
        3.5.1 控制器系統(tǒng)搭建
        3.5.2 控制器通信功能測試
    3.6 第三章小結
第四章 基于無線通信與控制器的燈光實驗系統(tǒng)
    4.1 燈光實驗系統(tǒng)設計背景及要求
    4.2 燈光實驗系統(tǒng)組成結構
        4.2.1 x方向運動控制系統(tǒng)
        4.2.2 z方向運動控制系統(tǒng)
        4.2.3 y方向運動控制系統(tǒng)
    4.3 燈光實驗系統(tǒng)上位機軟件設計
        4.3.1 LabVIEW簡介
        4.3.2 基于LabVIEW的燈光實驗系統(tǒng)上位機軟件設計
    4.4 燈光實驗系統(tǒng)性能測試
        4.4.1 燈光實驗系統(tǒng)搭建
        4.4.2 x方向移動小車控制精度測試
    4.5 第四章小結
第五章 基于無線通信與控制器的可組態(tài)氣動機械手系統(tǒng)
    5.1 系統(tǒng)技術要求及設計指標
    5.2 機械手的模塊劃分
    5.3 直線運動模塊組成結構
        5.3.1 直線運動模塊檢測及控制部分
        5.3.2 直線運動模塊執(zhí)行部分
        5.3.3 直線運動模塊工作原理
    5.4 壓控模塊組成結構
        5.4.1 真空發(fā)生器
        5.4.2 壓控模塊工作原理
    5.5 旋轉運動模塊組成結構
        5.5.1 回轉氣缸簡介
        5.5.2 閥門回信器簡介
    5.6 機械手上位機軟件設計
        5.6.1 機械手模型部分軟件設計
        5.6.2 機械手工作流程的配置
    5.7 機械手遠程配置及搬運功能測試
        5.7.1 可組態(tài)氣動搬運機械手搭建
        5.7.2 可組態(tài)氣動搬運機械手功能測試
    5.8 第五章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文



本文編號：3680508