步进电机基本原理分析论文提纲

论文题目：基于ARM的钢管刻伤机控制系统的研究

摘要：钢管广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等工业部门的管道系统中。工业管道的工作条件非常恶劣,容易发生腐蚀、疲劳破坏或使管道内部的潜在缺陷发展成为破损而引起泄漏事故,给国民生产和人民生活带来巨大损失。仅石油工业一项,我国每年因抽油管穿孔、破损或断裂事故而造成的经济损失就达上亿元。为了能够减少由于管道的腐蚀或者破损带来的经济损失,对钢管或管道进行无损检测和智能诊断有巨大的经济意义和社会效益。但是钢管或管道检测出来的缺陷必须要有一个参照标准才能确定探伤结果。因此,制作探伤的标准样管对钢管的无损检测和诊断有着重要作用。同时还能检测探伤设备的精度是否可靠。本文重点研究了钢管刻伤机的控制系统,包括了方法理论的研究仿真和控制电路的设计。首先,研究了钢管刻伤机的基本原理和基本结构,采用了部件分立的组合结构,设计出了小型的结构系统,满足了轻便性的要求。电火花脉冲电源为钢管刻伤机的重要组成部分,设计了电火花脉冲电源的硬件电路。其次,重点研究了控制系统执行部件的步进电机的数学模型,为了达到更高的控制精度,对步进电机的细分驱动技术进行了升入研究,建立了步进电机恒转矩细分驱动模型和步进电机的运行曲线模型。然后,在MATLAB/Simulink中搭建步进电机的数学模型,对步进电机的细分驱动器进行仿真分析,用M语言编程控制细分驱动电流的输出。最后,搭建实验平台,设计了以STM32F103为核心的处理器的外围控制电路,编写了相应程序,设计了触摸屏控制界面,实现了人机对话,提高了对系统操作的简便性和直观性。

关键词：钢管刻伤机;脉冲电源;步进电机;触摸屏控制;STM32

学科专业：控制科学与工程

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 刻伤机控制系统概述

1.2.1 钢管刻伤机发展现状

1.2.2 步进电机控制系统发展趋势

1.3 论文主要研究内容

第二章 刻伤机总体方案设计及控制理论

2.1 引言

2.2 钢管刻伤机的设计要求

2.3 总体方案设计

2.4 自动进给控制系统设计

2.5 执行机构的控制方案

2.5.1 两相混合式步进电机的数学模型

2.5.2 步进电机细分驱动原理

2.5.3 恒转矩等步进角细分

2.5.4 驱动控制方式

2.5.5 细分驱动实现

2.6 步进电机运行曲线

2.6.1 步进电机运行曲线的必要性分析

2.6.2 步进电机运行曲线的数学模型

2.7 本章小结

第三章 步进电机控制仿真研究

3.1 仿真平台简介

3.2 电机模型仿真

3.2.1 步进电机模型搭建

3.2.2 步进电机模型仿真

3.3 细分驱动仿真

3.3.1 步进电机模型仿真

3.3.2 细分模型仿真

3.4 脉冲模块仿真

3.5 本章小结

第四章 钢管刻伤机软硬件系统的设计

4.1 电火花脉冲电源硬件设计

4.1.1 电火花刻伤工作原理

4.1.2 电火花脉冲电源硬件设计

4.2 钢管刻伤机控制系统硬件设计

4.2.1 电源电路

4.2.2 驱动电路

4.2.3 TFT电路设计

4.2.4 触摸屏及通信电路

4.3 控制系统程序设计

4.3.1 步进电机控制主程序设计

4.3.2 速度控制

4.3.3 位置控制

4.3.4 细分控制程序

4.4 通讯软件设计

4.4.1 STM32F103与LCD的通信

4.4.2 STM32F103与触摸屏的通信

4.5 实验结果

4.5.1 电火花脉冲电源实验结果

4.5.2 触摸屏控制系统实验结果

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 本文展望

参考文献

致谢