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基于ARM的电动阀门控制器的研究

作　者: 杨艺伟
导　师: 阎学文
学　校: 太原科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电动阀门控制器无位置无刷直流电动机 STM32RBT6
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

电动阀门是过程控制中的重要设备，阀门控制是工业控制领域中的热门研究问题，随着工业自动化的快速发展，微电子技术和先进算法逐步应用于电动阀门控制中，阀门控制系统开始向智能化、高效化、精确化方向发展，从而提高设备安全性能。如何实现阀门的准确控制成为了阀门控制中的热点问题，采用智能化的电动阀门控制器无疑是最佳选择。本设计通过对智能阀门控制器的全面分析，选取无刷直流电动机作为控制器的驱动部件，利用其简单可靠、体积小、力矩大等优点可有效完成阀门的驱动任务；选取STM32RBT6作为控制器的核心部件，可实现阀门的调速、开口度控制、故障保护操作功能，并且可以通过现场总线实现远程控制和数据采集工作。全文首先对电动阀门控制器的发展现状进行了介绍，选用无刷直流电动机作为控制器的驱动部件并对其进行了整体分析，接下来提出了以ARM为控制核心的电动阀门控制器的整体设计方案，进行了相关硬件的选型工作，并对控制器的硬件电路和软件程序设计进行了详细介绍，最后通过实验平台，测试了利用控制器实现电机的启停，调速等功能，实验结果基本达到了设计的要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 电动阀门控制器发展概况及趋势  9-11
  1.3 控制器驱动电机的选择  11-14
    1.3.1 驱动电机的分析  11-12
    1.3.2 驱动电机控制方法研究  12-14
  1.4 本课题的主要内容与章节设定  14-15
  1.5 本章小结  15-17
第二章电动阀门结构概述  17-23
  2.1 阀门控制器的组成  17
  2.2 执行器实现方法分析  17-22
    2.2.1 电动机基本工作原理  18-19
    2.2.2 电动机数学模型分析  19-20
    2.2.3 电动机特性分析  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章控制器整体设计  23-29
  3.1 电动阀门的功能分析与控制要求  23-25
    3.1.1 电动阀门控制器功能分析  23-24
    3.1.2 电动阀门控制器控制要求的分析  24-25
  3.2 系统整体结构设计  25-26
  3.3 系统硬件选型  26-28
    3.3.1 电动机的选型  26-27
    3.3.2 微处理器的选型  27
    3.3.3 驱动电路的选择  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章控制器硬件设计  29-39
  4.1 系统硬件总体设计  29-30
  4.2 微处理器控制模块设计  30-32
    4.2.1 微处理器 STM32RBT6 简介  30-31
    4.2.2 微处理器硬件电路设计  31-32
  4.3 电源模块  32-34
  4.4 驱动模块硬件设计  34-36
  4.5 保护电路设计  36
  4.6 检测电路设计  36-37
    4.6.1 电流检测电路设计  36
    4.6.2 电压检测电路设计  36-37
  4.7 通信模块设计  37-38
  4.8 本章小结  38-39
第五章控制器软件设计  39-57
  5.1 系统主程序设计  39-40
  5.2 驱动模块软件设计  40-49
    5.2.1 驱动模块初始化  40-42
    5.2.2 启动模块设计  42-45
    5.2.3 换相程序设计  45-47
    5.2.4 中断程序设计  47-49
  5.3 控制算法软件设计  49-51
    5.3.1 PID 算法研究  49-50
    5.3.2 PID 算法程序设计  50-51
  5.4 按键模块软件设计  51-52
  5.5 通信模块软件设计  52-53
  5.6 控制器测试  53-55
    5.6.1 软件调试  53-54
    5.6.2 实验测试  54-55
  5.7 本章小结  55-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 工作总结  57
  6.2 展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-65
攻读学位期间发表的学术论文  65-66

基于ARM的电动阀门控制器的研究

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