電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)簡(jiǎn)易旋轉(zhuǎn)倒立擺及其控制裝置-文庫(kù)吧資料
2025-06-12 09:22本頁(yè)面
【正文】 驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng) BLM57180 伺服電機(jī)作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在整個(gè)系統(tǒng)中由 MSP430F149 單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)編碼器數(shù)據(jù)的采集，角度數(shù)據(jù)的的處理，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。 單片機(jī) 驅(qū)動(dòng) 伺服電機(jī) 旋轉(zhuǎn)臂擺桿編碼器圖 21 系統(tǒng)控制框圖 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 基于 MSP430F149 單片機(jī)的主控電路， MSP430F149 是德州儀器開(kāi)發(fā)的一種超低功耗微控制器， 16 位的 CPU 集成寄存器和常數(shù)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)了最大化的代碼效率。 在本系統(tǒng)中被控對(duì)象為擺桿，其數(shù)學(xué)模型以及理論計(jì)算并不容易，故我們采用位置式 PID 控制算法對(duì)編碼器所 測(cè)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理其中 P 為比例系數(shù)； I 為角度誤差的積分系數(shù)； D 為微分系數(shù)。 PID 調(diào)節(jié)是一種線(xiàn)性調(diào)節(jié)，它將給定值與實(shí)際輸 出值的偏差的比例、積分、微分通過(guò)線(xiàn)性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。 2 硬件設(shè)計(jì)及理論分析 PID 控制算法理論分析 系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)倒立功能，單片機(jī)對(duì)角度數(shù)據(jù)的處理是為重要的。編碼 器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高。 方案二：采用型號(hào)為 HN3860A5V1024 的絕對(duì)值編碼器。輸出電壓范圍輸入電壓有關(guān)，輸出精度為 1mv，測(cè)量精度為 176。 WDS35D 測(cè)量范圍為 0176。 3 角度檢測(cè)模塊的論證與比較 方案一：采用導(dǎo)電塑料角位移傳感器 WDS35D。 綜上三種方案，本系統(tǒng)采用 ACS606 驅(qū)動(dòng)。 方案三：采用 ACS606 驅(qū)動(dòng)。 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種二相和四相電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器。適合驅(qū)動(dòng) 5 86 型步進(jìn)電機(jī)。 THB6064H 是一款專(zhuān)業(yè)的 PWM 斬波兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。而 BLM57180 伺服電機(jī)雖然成本高，但性能高，轉(zhuǎn)矩大，適合 本系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的要求故選擇方案二?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速快、易控制，但需要維護(hù)，會(huì)產(chǎn)生電磁波干擾，成本高 . 方案二：步進(jìn)電機(jī)。 BLM57180 伺服電機(jī) 具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速能力。 2 綜上兩種方案， MSP430F149 單片機(jī)比 51 單片機(jī)運(yùn)算速度快，精度高，處理能力強(qiáng)，功耗低，大大降低了復(fù)雜度，整個(gè)系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比也很高，我們選擇方案二。 方案二：采用 控制芯片 MSP430F149 單片機(jī) 德州儀器開(kāi)發(fā)的一種超低功耗微控制器，它 是一款 16 位單片機(jī)，內(nèi)含 12 位快速 ADC，只需外接一個(gè)電阻、一個(gè)電容即可實(shí)現(xiàn)高精度斜率 A/D轉(zhuǎn)換。 51 系列單片機(jī)功耗較高， 8 位微
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