伺服电机计划.doc

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基于51单片机的伺服电机控制系统方案
一、 伺服电机
所谓伺服控制指对电机输出的速度、位置、加速度进行控制。伺服电机把输 入的电压信号变换成转轴的角位移和角速度输出，改变输入电压信号可以变更伺 服电机的转速和方向，实际使用时通常经齿轮减速后带动负载，在系统中作执行 元件。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀 速下降，其作用是伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确。
伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉 冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身 具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量 的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一 来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来， 这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到 0. 001mm。
二、 系统实现的功能
1. 由51单片机实现电机的伺服控制，通过传感器对输出采样作为反馈，经 过PID调节，最终完成双闭环控制。
2. 通过增量式编码器，位置传感器，扭矩传感器测量伺服电机的转速，位 置和输出的力矩。
3. 加速度通过一定时间间隔的速度差计算得到。
4. 人机接口键盘输入速度、位置、力矩的设定值和PID参数值；各传感器 的输出值通过液晶屏显示。
5. 与上位机通讯通过串口连接单片机和上位机，创建图形化操作软件，记 录各个时间段的输出值，绘制出曲线图。
三、 控制系统框图
一般伺服电机系统框图
由于还需要测量加速度与力矩所以必须加入相应的传感器。
四、 阶段性计划
1、 由于我们对电机的学习还不够，首先有必要在第一阶段对伺服电机的基 本原理，机械特性，电机转速的控制方式做好理论知识的储备。
2、 学习电机如何测量速度、加速度、力矩，以及对PID算法有更深层次的 理解，编写控制程序。
3、 在理论知识的完善后开始着手选购电机等需要的器件，与小组成员们共 同完成本