运动控制系统-上海交通大学自动化系

基于机电传动控制的智能运动控制系统设计与实现智能运动控制系统是一种应用于机电传动控制的先进技术，通过对运动控制系统的设计与实现，可以实现对机器人、自动化设备、工业生产线等的精确控制和智能化操作。

本文将从系统设计、控制策略、应用实现等几个方面，详细介绍基于机电传动控制的智能运动控制系统的设计与实现。

一、系统设计智能运动控制系统设计的关键在于从机械结构出发，结合传感器和控制算法，设计出稳定、高效的运动控制系统。

在设计过程中需要考虑以下几个方面：1. 选型与配置：根据需要实现的运动功能，选择合适的电机、传感器以及控制器，并配置在合适的位置上。

选型时需要考虑运动控制系统的要求，如负载能力、速度要求、精度要求等。

2. 机械结构设计：根据实际需求设计机械结构，包括传动装置、传感器安装位置、工具夹持方式等。

机械结构的设计需要考虑运动过程中的稳定性、刚度和运动精度。

3. 传感器选择与布置：根据控制需求选择合适的传感器，如位移传感器、力传感器、角度传感器等。

合理布置传感器位置可以提高系统的闭环控制性能和故障检测能力。

4. 控制策略设计：由于智能运动控制系统需要实现多种复杂的运动方式，因此需要设计合理的控制策略。

常见的控制策略包括PID控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等。

二、控制策略控制策略是智能运动控制系统中非常关键的一部分，不同的控制策略可以实现不同的运动控制效果。

以下是几种常用的控制策略：1. PID控制：PID控制是一种经典的运动控制方法，通过调节比例、积分和微分三个参数，实现对系统的稳态误差、超调量以及响应时间的优化。

2. 自适应控制：自适应控制是一种能够根据系统的实时状态和参数变化自动调节控制器参数的控制策略。

通过在线参数更新，可以适应系统参数的变化，提高控制性能。

3. 模糊控制：模糊控制是一种基于模糊逻辑推理的控制策略，通过将模糊的语言变量映射为具体的控制行为，实现对系统的精确控制和适应性。

4. 神经网络控制：神经网络控制利用神经网络的非线性映射能力，在控制过程中不需要事先建模，能够实现对复杂系统的高精度控制和自学习能力。

基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统设计与实现目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (4)1.3 国内外研究现状及发展动态 (5)二、相关工作与技术基础 (6)2.1 OpenMV摄像头介绍 (8)2.2 目标检测与跟踪算法概述 (9)2.3 控制系统设计基础 (10)三、系统设计与实现 (12)3.1 系统总体架构设计 (13)3.2 图像采集模块设计 (15)3.3 目标检测与跟踪模块设计 (16)3.4 控制模块设计 (18)3.5 执行机构设计与实现 (19)四、实验与测试 (21)4.1 实验环境搭建 (22)4.2 实验方法与步骤 (23)4.3 实验结果与分析 (25)4.4 系统优化与改进 (26)五、总结与展望 (28)5.1 研究成果总结 (29)5.2 存在的不足与局限性 (30)5.3 对未来工作的展望 (32)一、内容概括本文档主要围绕基于OpenMV摄像头的运动目标控制与自动追踪系统的设计与实现展开。

介绍了OpenMV摄像头的基本原理和功能，以及其在运动目标检测与追踪领域的应用前景。

系统阐述了设计思路与方法，包括硬件选型、软件架构设计、运动目标检测算法选择及实现等关键环节。

在硬件选型部分，我们选用了具备较高性能的OpenMV摄像头，并配置了相应的驱动程序，以确保其稳定运行。

在软件架构上，我们采用了分层设计思想，将系统划分为前端图像采集、中端图像处理与目标检测、后端控制与执行三个层次，以实现各模块之间的高效协同。

在运动目标检测方面，我们重点研究了基于OpenCV的运动目标检测算法，通过优化算法参数和提高计算效率，实现了对运动目标的快速准确检测。

我们还探讨了如何利用深度学习技术来进一步提升检测精度和鲁棒性。

在控制与追踪策略方面，我们根据运动目标的速度、方向等特性，设计了相应的PID控制器和模糊控制算法，以实现对摄像头的精确控制和稳定追踪。

运动控制系统课程设计实验指导书上海交通大学自动化教学实验室第一章 硬件介绍及注意事项一、实验设备的基本组成运动控制系统主要组成如下：1.FX3U PLC；2.触摸屏；2. 变频器；3. 交流异步电动机和编码器；4. 直流电机和变阻器。

伺服与变频调速控制系统实验装置布置图 如下所示：由PLC、触摸屏、变频器、交流电机、直流电机和电阻组成的运动控制系统，其中PLC为控制核心，负责采集交流电机转速并控制变频器输出；触摸屏用于显示系统状态和接收操作指令；交流电机为被控对象，直流电机和电阻组成可调负载。

二、硬件连接1、通过USB接口将计算机与PLC连接。

2、接好实验箱上的连线或被控对象板的其他连线。

3、检查是否有错误，然后开机实验。

三、 对参加实验学生的要求：1、仔细阅读实验指导书，复习与实验相关的理论知识，明确每次实验目的，了解实验内容和方法。

2、按实验指导书中的要求进行接线和操作，经检查和实验老师同意后再通电。

3、在实验中注意观察，记录有关的数据和图像，并由指导老师复查后才能结束实验。

4、实验后应断电，整理实验台，恢复到实验前的状况。

5、认真填写实验报告，按规定格式作出图标、曲线、并分析实验结果。

6、爱护实验设备，遵守实验室规章制度。

伺服与变频调速控制系统实验装置设备布置图第二章 交流变频调速系统课程设计1）本课程设计主要设备1、FX3U PLC；触摸屏。

2、变频器。

3、交流异步电动机和编码器。

4、直流电机和变阻器。

2）本课程设计的性质和任务本课程设计是自动化专业本科生的综合教学实践课。

该课程设计涉及到自动控制原理、电力拖动自动控制系统、数字程序控制系统、微机控制技术等课程的内容。

本课程设计的基本任务是：1. 熟悉和掌握开环交流变频调速系统的基本结构、工作原理和机械特性，以及对该系统的硬件设备选型和配置，编制和调试用户程序。

2. 熟悉和掌握转速单闭环有静差交流变频调速系统的基本结构、工作原理和机械特性，编制和调试用户程序。

《运动控制系统》实验指导书逄海萍刘建芳编青岛科技大学自动化与电子工程学院电气工程教研室实验一晶闸管不可逆直流调速系统主要单兀调试,,1实验二不可逆单闭环直流调速系统静特性的研究,,4实验三双闭环晶闸管不可逆直流调速系统,,,,,8实验四双闭环可逆直流脉宽调速系统,,,,,,15实验一晶闸管不可逆直流调速系统主要单元调试一、实验目的1 •熟悉直流调速系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。

2 •掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。

二、实验内容1. 转速调节器ASR和电流调节器调节器ACR的调试2 .触发单元的调试3 .主电路的调试三、实验设备及仪器1 . MCL系列教学实验台主控制屏。

2. MCL--31 组件(适合MCL--111)3. MCL--34 组件。

4. MEL-11 挂箱5. 双踪示波器6 .万用表四、注意事项1 .双踪示波器的两个探头地线通过示波器外壳短接，故在使用时必须使两探头的地线同电位(只用一根地线即可)，以免造成短路事故。

2 .电流表要与电动机的电枢串联，严禁并联。

3 .改接线路前断开电源。

4 .脉冲观察孔不能于晶闸关门极相连。

五、实验方法及步骤1. 速度调节器(ASR)的调试(1) 调整ASR的输出限幅值①“ 5”、“ 6”端接MEL-11挂箱电容(7卩)，使ASR调节器为PI调节器，将Ug接到ASR 的1端，零速封锁(DZS)的3端接到ASR的4端，零速封锁开关打到“解除”。

②接通“低压直流电源”，增加给定，调节ASR的RP1,RP2,使ASR的输出限幅值为± 3V。

③给定调到0，断开“低压直流电源”。

(2) 测定输入输出特性①将反馈网络中的电容短接(“ 5”、“6”端短接)，使ASR调节器为P调节器。

(1)主电路未通电, 板上的直流低压电源引到用示波器观察 MCL — 33的六个脉冲观察孔,应有双窄脉冲，且间隔均匀，幅值 ② 接通“低压直流电源”，调节给定电位器，向调节器输入端逐渐加入正负电压，测 出相应的输出电压，直至输出达到限幅值，并画出输入输出特性曲线。

TMS320F28027与L298N的悬挂运动控制系统设计程章格;谷若雨;王海波;刘和平;邓力【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2014(14)5【摘要】介绍了由TMS320F28027和 L298N模块以及编码器组成的悬挂运动控制系统。

该系统通过控制2个步进电机，控制轴上线的收放来达到使悬挂物在平面内任意运动的效果，以实现画圆或指定图案和显示当前坐标等功能。

主要介绍了步进电机的控制算法和利用TMS320F28027芯片实现位置闭环控制的方法。

该系统具有高效、稳定、准确等优点。

%The suspended movement control system which is consist of TMS320F28027,L298N module and absolute rotary encoder.The system simultaneously controls two step motors to move freely in a plane surface by rolling the line of the step motor’s control shaft, and it achieves the function of circling,drawing specified patterns,displaying the current coordinates,and so on.This paper focuses on the exploration of the control algorithms under control and the way to conduct the chip TMS320F28027.The system has the advantages of stability,efficiency and accuracy.【总页数】4页(P49-51,55)【作者】程章格;谷若雨;王海波;刘和平;邓力【作者单位】重庆大学电气工程与自动化，重庆 400044;重庆大学电气工程与自动化，重庆 400044;重庆大学电气工程与自动化，重庆 400044;重庆大学电气工程与自动化，重庆 400044;重庆大学电气工程与自动化，重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TM301.2【相关文献】1.基于MSP430F449的悬挂运动控制系统设计 [J], 费婷婷;刘蓉;周乐意;袁子晴2.基于FPGA控制的悬挂运动控制系统设计 [J], 谭菊华;王东波;刘桥3.基于MCS-51单片机的悬挂运动控制系统设计 [J], 张程;聂虹4.悬挂运动控制系统设计 [J], 芮长城;温阳东;方龙5.基于单片机的悬挂运动控制系统设计 [J], 李积英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

运动控制系统的原理与应用一、引言运动控制系统是现代工业自动化中的重要组成部分，它通过对机械设备的运动进行控制，实现生产过程的自动化和精确控制。

本文将介绍运动控制系统的基本原理和应用。

二、运动控制系统的基本原理运动控制系统的基本原理包括运动控制的参考坐标系、运动控制的工作原理和运动控制的基本组成部分。

2.1 运动控制的参考坐标系运动控制系统需要一个参考坐标系来描述运动物体的位置和姿态。

常用的参考坐标系有直角坐标系和极坐标系。

•直角坐标系：在直角坐标系中，位置由三个坐标轴（X、Y、Z）的数值来描述，姿态由欧拉角或四元数表示。

•极坐标系：极坐标系用径向距离和极角来描述位置，适用于某些特定运动场景。

2.2 运动控制的工作原理运动控制系统通过传感器和执行器之间的信息交换实现对机械设备的精确控制。

•传感器：传感器用于检测机械设备的位置、速度、力和姿态等信息，并将这些信息转换为电信号传输给控制器。

•控制器：控制器接收传感器的信号，根据预设的控制算法计算出控制指令，然后将控制指令发送给执行器。

•执行器：执行器根据接收到的控制指令，驱动机械设备进行相应的运动，如位置调整、速度改变或力施加。

2.3 运动控制的基本组成部分运动控制系统由以下几个基本组成部分构成：•传感器：用于采集机械设备的位置、速度、力和姿态等信息。

•控制器：接收传感器的信号，计算控制指令并发送给执行器。

•执行器：根据控制指令调整机械设备的位置、速度、力和姿态等。

三、运动控制系统的应用领域运动控制系统应用广泛，涵盖了许多不同领域。

以下是几个常见的应用领域：3.1 工业自动化运动控制系统在工业自动化中起着关键作用。

它可以用于控制机械臂、输送带、液压系统等工业设备，实现自动化生产线的运行和控制。

3.2 机器人技术机器人技术是运动控制系统的重要应用领域。

运动控制系统可以实现机器人的精确运动和姿态调整，使其能够进行各种复杂任务，如装配、焊接、喷涂等。

3.3 医疗设备运动控制系统在医疗设备中也有广泛的应用。