基于光栅尺与PIC单片机的直线电机驱动系统的设计

摘要

在现代控制工业中，直线电机伺服驱动系统已经成为控制领域的研究热点。直线电机的特点是，它可以把电能直接转换为直线运动的机械能，在此过程中是不需要其它的中间转换装置。因此直线电机伺服驱动控制系统在现代工业中的发展前景非常广泛。
　　本文根据光栅尺的测量原理，设计了基于PIC16F882直线电机的驱动系统，其中包括：脉冲的发送和接收电路、直线电机的驱动电路以及光栅尺的测量电路等。在本系统中，采用闭环的控制方法，利用光栅尺的精确测量原理，将其作为系统的反馈装置，对直线电机的运动部件进行精确的检测，并通过 RS-232串口向上位机发送实时的检测数据，从而实现对直线电机控制系统的精确测量和控制。把数字PID算法的原理应用在控制系统中，对偏差量进行处理，使控制系统的测试精度相对较高，速度调节相对较快，运行效果相对较稳定，从而可以达到一种比较理想的精确控制。该控制系统运行稳定，可靠安全，操作简单，能够完成数据的精确测试，容易实现。
　　最后，本设计进行了实验原型的测试，把直线电机在运动过程中的位移，速度和时间数据进行了分析，说明控制效果相对较好，可以实际操作运用，具有一定的实用价值。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状及应用

1.3 本文研究的目的和意义

1.4 本文研究的主要内容

第2章 光栅尺与直线电机驱动系统的总体设计

2.1 光栅尺与直线电机驱动系统硬件电路设计

2.2 光栅尺与直线电机驱动系统软件设计

2.3 本章小结

第3章 硬件电路设计

3.1 PIC16F882的简介

3.2 稳压电源电路

3.3 串口通信模块电路

3.4 光栅尺控制电路

3.5 直线电机控制电路

3.6 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 系统主程序设计

4.2 中断子程序

4.3 串口通信子程序

4.4 本章小结

第5章 直线电机控制算法研究

5.1 PID算法简介

5.2 数字PID控制原理

5.3 数字PID参数整定方法

5.4 数字PID算法在直线电机控制系统中的应用

5.5 本章小结

第6章 系统测试与分析

6.1 硬件测试

6.2 软件测试

6.3 整体测试

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

附录A 硬件部分设计原理图

致谢