悬挂运动控制系统

一．方案的选择与比较 1．主体控制方案比较 方案1. 闭环数字控制方式 闭环数字控制方式，主要利用光电传感器检测法，结构图如图1所示。首先单片机根据输入的数据来计算物体要移动的距离并控制物体往坐标的大概方向运动，红外发射接收器来探测悬挂物体移动了多少个1*1cm的小方格,并经过A/D送给单片机，单片机通过特定的算法计算出物体的坐标，并控制电机的转动来控制物体往坐标进发，在此过程中单片机不断计算，不断调整电机的转速和方向使悬挂物体做一定路线的移动。但其缺点是，电路复杂，不但要求要有A/D电路，光电探测电路，还要其电路要做得十分精确。任何一个电路设计得不好，也会使物体运动产生很大的偏差。 方案2. 开环数字控制方式 开环数字程序控制方式,即没有反馈系统，开环数字控制的结构图如图2所示。由图可看出，此种控制方式与上面的控制方式少了反馈电路。单片机由输入的数据来计算物体要移动的距离，直接发出控制脉冲来控制电机的转动，进而控制物体的运动方向。由于少了反馈电路，系统的精度只与单片机所采用的算法准确性有关，此种方式电路结构简单，成本低且易于调整和维护，是一种较理想的方式。 综合上面所述，考虑时间和调试的复杂性，本设计采用方案2。 2．电机选择 方案1. 直流电机。 直流电机又分为直流无刷电机和直流有刷电机，是最早实现调速的电动机，其优点是有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，但其数字控制方面较难把握。 方案2. 步进电机。 步进电机是多种机电设备中被广泛应用的一种电机，它主要由定子和转子构成。定子的主要结构是绕组。三相、四相、五相步进电机分别有三个、四个、五个绕组，其它以此类推。绕组按一定的通电顺序工作着，这个通电顺序我们称为步进电机的“相序”。转子的主要结构是磁性转轴，当定子中的绕组在相序信号作用下，有规律的通电、断电工作时，转子周围就会有一个按此规律变化的电磁场，因此一个按规律变化的电磁力就会作用在因此转子上，使转子发生转动。它将电脉冲信号转换成角位移，即给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。另外步进电机还有动态响应快易于起停，易于正反速及变速等优点。 ?? 综合上面所述，为易于单片机控制，本设计采用方案2。