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正文內(nèi)容

基于labview的步進電機控制畢業(yè)設計-展示頁

2024-12-11 10:23本頁面
  

【正文】 示方向相反。如果我們按圖 所示方向給繞組 1 輸送電流,而繞組 2 中沒有電流流過,那么 在磁場的作用下, 電機轉(zhuǎn)子的南極就會自然地按圖 所示,指向定子磁場的北極 ,這樣就實現(xiàn)了電機轉(zhuǎn)動控制的一個狀態(tài)。 如果 我們 再 構造一個定子上纏繞有兩個繞組的電機,內(nèi)置一個能夠繞中心任意轉(zhuǎn)動的永久磁鐵,這個可旋轉(zhuǎn)部分叫做轉(zhuǎn)子。如果線圈中電流的流向如圖 所示, 那么 我們從電機頂部向 下看齒槽的頂部, 則 電流在繞兩個齒槽按逆時針流向流動。 二、 步進電機的工作原理 步進電機是由一組纏繞在電機固定部件 —— 定子齒槽上的線圈驅(qū)動的。從轉(zhuǎn)矩作用原理來看,混合式步進電動機可看作是定子磁勢與轉(zhuǎn)子永磁體相互作用的結果。 混合式步進電動機 的 轉(zhuǎn)子采用永磁體, 某種程度 是一種永磁式步進電動機,而同時定轉(zhuǎn)子的鐵芯均為齒狀結構,具有 很 小的步距角,故又同反應式步進電動機結構相似,新型步進電機驅(qū)動電路的研制 。同時,其起動和運行頻率較低,斷電時有定位力矩,消耗功率小。但轉(zhuǎn)子要制成 NS相間的多對磁極較為困難,而且定子的極數(shù)也必須 相應 增加,線圈數(shù)也相應增加,這將受到定子空間的限制 ,比較困難 。齒距角可以做得很小,起動和運行頻率較高 , 斷電時無定位力矩,需用帶電定位,消耗功率大,效率較低。 轉(zhuǎn)子上開有小齒。步進電機主要結構類型如表 所示。 步進電機在很多領域都得到了廣泛的運用 , 基本上 只要需要把某件 物體從一個位置移動到另一個位置,步進電機 都 能派上用場。 步進電機 同時 也叫步進器,它 是 利用電磁學原理將電能轉(zhuǎn)換為機械能 。 步進電機是一種 感應電機 , 它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)才 可 以 使用 。這一線性關系的存在,加上步進電機只有周期性的誤差而無累 積誤差等 優(yōu) 點。 單位時間內(nèi)加的脈沖數(shù)越多,步進電機 旋轉(zhuǎn)的角度也 就越 大 。 圖 步進電機系統(tǒng)框圖 第一節(jié) 步進電機的介紹 步進電機 是 一種 將電 脈沖 信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制 執(zhí)行元件。 3 第一章 步進電機系統(tǒng)概述 通常步進電機系統(tǒng)大致可以分為控制模 塊、接口模塊、驅(qū)動模塊和步進電機四部分 ,它們相互聯(lián)系密不可分。用戶可以基于對 LabVIEW 2 軟件比較熟悉的前提下根據(jù)自己的需要設計相應的程序以實現(xiàn)相應的 功能,以達到設計自己需要的儀器的 目的, 本系統(tǒng)方案擬用 LabVIEW軟件對步進電機進行正反轉(zhuǎn)的控制,并且 將數(shù)據(jù) 實時顯示 ,以取得良好的控制效果。 LabVIEW 也有 傳統(tǒng)的程序調(diào)試工具,如設置斷點、以動畫方式顯示數(shù)據(jù)及其子程序( 子 VI)的結果、單步執(zhí)行等等,便于程序的調(diào)試。它盡可 能利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖標和概念 , 有一個完成任何編程任務的 通用的 龐大函數(shù)庫。開發(fā)環(huán)境 類似于 C 語言的 開發(fā)環(huán)境 。LabVIEW( Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench)是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境,它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受,視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件 。因此,傳統(tǒng)的步進電機系統(tǒng) 具有很大的局限性 ,已經(jīng)不能滿足時代發(fā)展的需求。 傳統(tǒng)的 步進電機控制系統(tǒng) 用 PLC或單片機來控制步進電機 ,不僅電路復雜 ,控制精度不高 ,硬件連接后不 易調(diào)整、靈活性差 ,不能實時地滿足用戶對控制系統(tǒng)的要求。和其它的電機相比具有比較明顯的優(yōu)勢。能夠快速起動、停止以及頻繁的定位動作。 步進電機的運轉(zhuǎn)是由電脈沖信號控制的,其角位移量與脈沖數(shù)成正比,每給一個脈沖,步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度, 改變脈沖輸入頻率, 相應在單位時間內(nèi)電機轉(zhuǎn)動的角度 就 發(fā)生改變,從而實現(xiàn)了對 電機速度 的控制 ;改變通電順序,即改變定子磁場旋轉(zhuǎn)的方向,就可以達到控制步進電機正反轉(zhuǎn)的目的。這種電動機的運動形式與普通迅速旋轉(zhuǎn)的電動機有一定的差別,它是步進式運動的,所以稱為步進電動機 。它可以看作是一種特殊運行方式的同步電動機 。 【關鍵詞】 步進電機 , LabVIEW, PXI總線 II ABSTRACT The stepper motor are more and more widely used in many fields as the electrical machines widely used in industry, agriculture and other fields. The stepper motor is an electromechanical device that converts electrical pulses signal into discrete step angle. Because of the advantage of precision and noncumulative error pared with the other styles. It can regulate rate, quickly risestop, positive reverse controlling and brake etc by changing the wide frequency of pulse, and so on. The stepper motor must to be connected to a special equipment— stepper motor driver that it can be working properly. And it can not be connected to . A software program is adopted to realize precision motion control of stepper motor taking a digital I/ O card as the hardware base of stepper motor control. The key of this control method is the software program, which decides whether the control can be realized This design is controlled by Person Computer. Connect to stepper motor with PXI bus. The operating interface of PC is piled with LabVIEW. The paper gives a brief overview of the features of LabVIEW in virtual instrument technology. Through the use of LabVIEW graphical programming language to design a simple stepper motor controller system, the programming process and methods are introduced. The system has such features as flexibility to control, welldesigned human— puter interaction, good interface, etc. The design of this systemic can search a universal method for the virtual instrument. 【 Key words】 stepper motor, LabVIEW, PXI bus III 目 錄 前 言 …………………………………… … ………………………………… ……… 1 第一章 步進電機系統(tǒng)概述 ……………………………………………………… 3 第一節(jié) 步進電機的介紹 ………………………… ………………… …………… 3 一、 步進電機的分類 ……………………………………… …… ………………… 4 二、步進電機的工作原理 …………………………………… … ………………… 5 三、步進電機的細分和正反轉(zhuǎn)控制 ………………… … …… ……… …………… 7 四、步進電機的工作性能和參數(shù)介紹 ………………………… …… …………… 8 第二節(jié) 步進電機的驅(qū)動 …………………………………… … … ……… … …… 8 第三 節(jié) 接口 設計 ……………………………………………………… … ……… 10 第四節(jié) 應用 軟件的介紹 …………………………… …… ……………………… 10 第二章 系統(tǒng)的總體設計 ………………………………… ………… …………… 12 一、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集設備及接口的介紹 ……………… … ………………………… 12 二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的介紹 …………………………… … ………… … …………… 13 第三章 系統(tǒng)硬件設計 …………………… … …… … …………………………… 15 一、 PC機對步進電機的控制 ………………………………………… … ………… 15 二、 數(shù)據(jù)采集卡和接口總線的選擇 ……………………………… …… ………… 15 三、步進電機的選擇 ……………………………………………………………… 18 第四章 系統(tǒng)軟件設計 ………………………… …… ………… ………………… 19 一、主程序的設計 …………………………………………………… … ………… 19 二、步進狀態(tài)程序的設計 ………………………………………… … … … ……… 22 三、 sub子 VI的 設計 ……………………………………………………………… 26 結 論 ………………………………………… ………………………………… 29 致 謝 …………………………………………… ……………………………… 30 參考文獻 ………………
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