基于单片机悬挂运动控制系统设计-开题报告书

.建筑大学城建学院毕业设计开题报告 论 文 题 目： 基于单片机的悬挂运动控制系统设计 说 明1、 开题报告由毕业生本人在完成文献阅读、科研调查的基础上，并通过开题报告评议后填写。2、 本报告一式两份。一份交学院作为论文检查的依据；一份答辩后作为档案材料归入学位档案。3、 开题报告用A4纸打印，不需标注页码。报告内容字体一律使用宋体小四，行间距为1.25倍。1、 课题来源及研究的目的和意义课题来源：生产研究的目的：科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制开始进入了人们的生活，以单片机为核心的悬挂运动自动控制系统就是其中之一。在现代的工业控制、车辆运动和医疗设备等系统中，悬挂运动系统的应用越来越多，在这些系统中悬运动部件通常是具体的执行机构，因而悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素，而在实际中实现悬挂运动控制系统的精确控制是非常困难的。靠改变悬挂被控对象的绳索长短来控制被控对象运动轨迹的悬挂运动控制系统，在生产控制等领域有很广的应用范围，但受技术上的制约，使用也有一定限制。采用单片机作为系统控制器。单片机可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用单片机软件进行仿真和调试。单片机采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。 研究的意义： 运动控制是自动化技术的重要组成部分，是机器人等高技术领域的技术基础，已取得了广泛的工程应用。运动控制集成了电子技术、电机拖动、计算机控制技术等内容。自二十世纪八十年代初期，运动控制器已经开始在国外多个行业应用，尤其是在微电子行业的应用更加广泛。而当时运动控制器在我国的应用规模和行业面很小，国内也没有厂商开发出通用的运动控制器产品。在现代的工业控制、车辆运动和医疗设备等系统中，悬挂运动控制系统的应用越来越多，在这些系统中悬挂运动部件通常是具体的执行机构，因此悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素。靠改变悬挂被控对象的绳索长短来控制被控对象运动轨迹的悬挂运动控制系统，在生产控制等领域有很广的应用范围。 二、国内外研究现状及主要研究内容1国内外现状十九世纪八十年代以前，在运动控制系统领域中只有直流电气传动；十九世纪末，由于出现了交流电机（鼠笼式异步交流电机）开始逐步使用交流电气传动；二十世纪三十年代起，形成了直流调速，交流不调速的格局；二十世纪后期，交流调速兴起，运动控制系统进入了一个全新的时代。运动控制技术的发展是制造自动化前进的旋律，是推新的产业革命关键技术。国外：运动控制技术作为自动化技术的一个重要分支，在二十世纪九十年代，国际上的发达国家已经进入了快速发展阶段。由于有强劲的市场需求推动，运动控制技术发展迅速并且应用广泛。 国内：我国在运动控制器开发方面相对落后，“八五”期间，我国广大科研工作也成功地开发了两种数控平台和“华中型”、“蓝天型”、“航天型”、“中华型”等四种基本系统。但从整体来说这些系统是数控系统，不属于独立的开放式运动控制器产品。2 主要研究内容本课题主要研究的，本系统利用一套单片机系统控制两台步进电动机动作，两台电动机控制系统采用相同的工作原理，都是利用PWM 脉冲调制波来控制步进电动机的转向及转速，从而达到控制绘图笔位置的目的。该系统主要有以下几部分组成：红外检测电路、电动机控制系统、键盘、液晶显示、语音模块。本课题的主要工作内容如下： （1）电动机控制系统 （2）系统软件流程及程序设计 （3）液晶显示电路设计 （4）语音模块设计三、拟采用研究方案1.1方案设计方案一：DSP控制器首先利用位置算法模型计算出物体（滑块）在XY坐标系下的当前位置(，)，再与给定(，)坐标进行比较，计算出在物体（滑块）在坐标系下的区间，然后把生成的控制信号经过I/O输出。利用点对点逼近的方法来实现圆轨迹的跟踪。只要物体（滑块）位置(，)没有到达给定点(，)，物体（滑块）位置(，)总是处在以给定点(，)为坐标原点的坐标系下的某一个区间，利用区间判断公式判断出物体（滑块）位置(，)在xy坐标系下的区间，就可以指令步进电机进行运动从而移动物体（滑块）。方案结构图如图1.1：图1.1方案一结构图方案二：以STC89C52单片机作为悬挂运动控制系统的控制核心，由步进电动机控制系统模块、红外检测模块、液晶显示模块、键盘模块等组成方案结构图如图1.2： 红外检测电路单片机语音模块 液晶显示键盘电机控制系统图1.2 方案二结构图1.2 方案论证方案一重点在于对步进电机的驱动和控制，以达到根据步进电机的动作而使悬挂物体在设定范围内、设定时间内作设定运动。所以步进电机以及电机驱动的选择直接影响控制系统的性能。方案二：悬挂运动控制系统能够精确地控制运动物体的运动轨迹，在本系统中我们采用逐次逼近的方法来控制物体的运动轨迹，即将物体的运动轨迹划分成许多的小区间，在这些小区间的运动轨迹可用折线来近似，当区间足够小时，物体的运动轨迹则是一条光滑的曲线。电动机的控制可通过求两点间物体到本电动机系统定滑轮之间的相对绳长来控制。单片机在已知两点坐标的前提下，通过加、减、乘、除、开方等各种浮点运算计算出相对绳长L，然后根据绳长求出电动机转动的方向及步进值，最后向步进电动机发出控制信号控制物体的运动轨迹。综上所述，经比较，本设计采用方案二。四、主要设备、仪器及材料，实验地点或协作单位 实验地点：吉林建筑大学城建学院电气信息实验教学中心 所需设备：计算机、仿真软件、示波器、万用表 五、阅读的主要参考文献综述（不少于2000字。并列出至少12篇重要的参考文献，其中外文至少2篇）见附录1六、英文文献翻译（毕业论文相关英文文献翻译，至少一篇，10000英文字符）见附录2七、阶段进度计划工作项目内 容起止时间八、指导教师意见： 签字： 年 月 日九、开题报告评议情况通过对该学生毕业设计方案论证的审查我们认为： 毕业设计题目：合适 较合适 欠妥 建议修改 毕业设计工作量：偏大 饱满 较饱满 偏少 该生对题目的理解：较好 一般 较差 该生对应该完成的工作任务：明确 较明确 不明确 本人与他人的工作任务有无区别：有区别 区别不明显 无区别 该生所制定的工作计划：合理 较合理 不合理 开题报告撰写情况：较好 一般 较差审查组对该同学开题报告审查结论：通过 不通过（并决