基于直线电机的自动门控制系统设计

摘要

直线电机相对于旋转电机，以其独特的水平直线运动形式在数控机床加工、轨道交通、生活设施和工业生产等领域中有着非常广泛应用。
　　传统自动门控制系统中，通常采用旋转电机作为动力单元，通过齿轮、齿形皮带等转换机构，将电机的旋转动作转换为自动门机的水平直线运动。传统旋转电机自动门，结构比较复杂，需要中间传动减速齿轮装置，维修复杂，不利于自动门的长时间运行。所以拥有良好的自动门制动单元和自动门控制系统，对自动门的正常安全运营起着重要的作用。然而传统旋转电机门机系统中，需要通过中间机械转化机构，造成整个门机系统机构复杂、维护困难、故障多等问题突出。因此迫切需要一款新型自动门控制系统来解决以上问题。
　　本文选用扁平U型槽直线电机，作为自动门的运动制动装置，不仅满足了自动门系统运动方式的要求，而且整个系统消除了中间机械转换动作的环节。该系统具有机构简单、系统响应快、稳定可靠等优点。文中基于直线电机的自动门控制系统中，电机的控制主要通过DRV8312驱动板来实现，并配有LabVIEW电机测试控制程序。论文主要内容包括前期的直线电机建模、DSP伺服驱动控制技术的编程实现和LabVIEW上位机测试等部分组成。通过电机运动控制实验效果，验证了本控制系统能够很好地实现自动门中直线电机的控制。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及研究意义

1．2 直线电机技术的现状和发展

1．3 直线电机驱动技术的发展现状

1．4 论文工作和主要内容

第2章 直线电机DRV8312控制系统

2．1 直线电机的工作原理

2．2 DRV8312驱动器的硬件实现

2．2．1 DRV8312驱动器总体设计

2．2．2 直线电机功率驱动电路

2．2．3 直线电机控制信号电路

2．3 DRV8312驱动控制器的软件设计

2．3．1 程序设计流程

2．3．2 程序软件实现

2．3．3 程序用户界面

2．4 本章小结

第3章 直线电机平台的建模和仿真

3．1 电机机理模型的推导

3．2 系统辨识和系统建模

3．3 系统辨识实验设计

3．4 基于cSPACE的电机控制算法仿真

3．5 本章小结

第4章 基于LabVIEW的直线电机控制

4．1 虚拟仪器和LabVIEW简介

4．2 LabVIEW直线电机运动控制系统

4．2．1 程序设计流程

4．2．2 数据采集卡

4．2．3 信号接口卡

4．3 控制系统软件设计

4．3．1 控制系统软件实现

4．3．2 控制程序的程序面板

4．3．3 控制程序的前面板

4．4 本章小结

第5章 自动门直线电机实验与调试

5．1 DRV8312直线电机驱动系统组成和操作

5．1．1 DRV8312驱动控制系统组成

5．1．2 DRV8312驱动控制系统软件设计

5．1．3 DRV8312直线电机驱动控制实验操作

5．2 DRV8312直线电机控制实验和分析

5．2．1 PWM信号产生和霍尔信号验证

5．2．2 电机中反电动势验证

5．2．3 设定速度值和实际速度值比较

5．2．4 PWM占空比调节和速度响应实验

5．3 LabVIEW直线电机控制系统组成和操作

5．3．1 LabVIEW直线电机系统组成

5．3．2 LabVIEW直线电机控制软件设计

5．3．3 LabVIEW直线电机控制实验操作

5．4 LabVIEW直线电机控制实验和分析

5．4．1 阶跃信号的跟踪响应

5．4．2 正弦信号的跟踪控制

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 文章总结

6．2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果