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基于舞台运动效果的多电机同步控制的研究

作 者: 周明明
导 师: 王朗
学 校: 太原科技大学
专 业: 控制工程
关键词: 升降舞台 模糊PID 同步控制
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
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内容摘要


在舞台控制技术中,多电机同步控制技术是核心技术之一,如果多电机之间控制不协调,轻则会导致演出失败,重则会导致演出事故,造成人员伤亡,因此对舞台机械的多电机同步控制研究意义重大。本文主要针对舞台演出的要求设计了二台电机同步控制二个升降舞台的仿真结构,同时搭建了用于研究多电机同步控制系统的实验平台,主要工作如下:搭建了用于研究多电机同步控制的实验平台,以模拟舞台升降台的同步控制功能。该实验平台采用80C52单片机作为主控制器,L298N作为电机驱动模块,光电编码器和码盘作为检测装置。通过实验平台,直观地展示了增量式PID控制算法应用在实验平台上对于解决多电机的同步控制表现出了较好的性能。然后针对升降舞台负载多变和摩擦阻力大等特点,结合模糊控制算法和常规PID控制算法的不同优点,设计了模糊PID控制器。同时分别对模糊PID控制算法和常规PID控制算法下的二电机同步控制系统进行了MATLAB/SIMULINK平台的仿真,定量分析了二电机同步控制系统在仿真平台下的各个性能指标,仿真分析结果初步说明了模糊PID控制算法相比常规PID控制算法应用在二电机升降舞台的同步控制上具有控制精度高、抗扰性能强、响应速度快等优点。

全文目录


中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 引言  10-18
  1.1 课题的研究意义  10-11
  1.2 国内外舞台控制技术的发展现状  11-12
  1.3 多电机同步控制技术的研究现状  12-14
  1.4 被控对象的调速原理  14-17
  1.5 本文的主要研究内容  17-18
第二章 PID 控制和模糊控制  18-29
  2.1 常规 PID 控制  18-23
    2.1.1 控制器的原理  18-20
    2.1.2 数字 PID 控制算法  20-23
  2.2 模糊控制  23-28
    2.2.1 模糊控制器的原理  24-27
    2.2.2 模糊控制器的特点  27-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章 模拟升降舞台同步控制系统的设计  29-46
  3.1 系统硬件的选型与设计  29-36
    3.1.1 主控制器的选择  29-32
    3.1.2 电机驱动模块  32-35
    3.1.3 码盘计数模块  35-36
  3.2 系统总电路图  36-37
  3.3 系统设计的软件平台  37-38
  3.4 系统软件设计  38-42
  3.5 实验结果分析及解决  42-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章 模糊 PID 控制器的设计与仿真  46-65
  4.1 应用模糊 PID 控制器的原因  46
  4.2 模糊 PID 控制器  46-52
    4.2.1 控制器的结构  46-47
    4.2.2 控制器的设计步骤  47-48
    4.2.3 实现模糊 PID 控制器的过程  48-52
  4.3 模糊 PID 控制器软件设计  52-53
  4.4 控制对象数学模型的建立  53-55
  4.5 常规 PID 控制算法的仿真  55-59
  4.6 模糊 PID 控制算法的仿真  59-62
  4.7 两种仿真结果分析  62-64
  4.8 本章小结  64-65
第五章 结论  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-71
攻读学位期间发表的学术论文目录  71-72

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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