基于模糊pid的禽蛋抓取测控系统步进电机的研究

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1、基于模糊PID的禽蛋抓取测控系统步进电机的研究摘要：设计了基于单片机的禽蛋抓取控制系统的步进电机控制技术，运用PID控制技术对步进电机进行了算法设计，将PID与模糊控制相结合组成模糊PID控制，基于MATLAB建立了仿真模型并对其仿真结果进行了分析，利用单片机测控系统进行了试验研究。关键词：测控技术；步进电机；转速控制；模糊PID控制；禽蛋中图分类号：TP273+.4文献标识码：A文章编号:0439-811421-4473-04StudyontheStepMotorforEgg-graspingMeasurementandControlSystembasedonFuzzy-P

2、IDLIUHai-mingl，WUYong-jin1,HUANGShuang—gen2,HUANGDa—xing3Abstract：Steppermotorcontroltechnologyofegg—graspingcontrolsystemwasdesignedbasedonsinglechipcontrolunit.ThecontrolalgorithmofPIDcontroltechnologywasalsodesignedandfuzzy—PIDcontrolsystemwasdevelopedbasedonthetraditionalPIDcontrolsyste

3、m.ThesimulationmodelwasestablishedbasedonMATLABanditssimulationresu1tswereanalyzed.Finally，teststudywascarriedonbasedonthesinglechipcontro1unit.Keywords：measurementandcontroltechnology；stepmotor；speedcontrol;fuzzyPIDcontrol；eggs目前，国内主要依靠人工在灯光下观察或通过有经验的工人敲击禽蛋听蛋壳发出的声音等方法识别、去除破损禽蛋。随着禽蛋加工业的发展，禽

4、蛋生产规模化及市场化不断加强，外贸出口不断扩大，人工分拣方法显然己经不能满足需要。在国外已实现了禽蛋自动化的检测、分级和包装生产线，其效率和产量达到了较高的水平。在我国发展自动化的检测、分级和包装操作设备，实现自动化、规模化的生产，可以降低工人的工作强度，改善工作环境，降低成本，提高禽蛋的质量，有利于提高我国产品出口的竞争力。以禽蛋在无损检测时的自动化抓取作为研宄目标，探索利用机器人技术实现自动化的禽蛋检测操作。在己建立的单片机抓取控制系统上［1］对步进电机进行控制以实现智能化、自动化，为禽蛋的自动检测和分级提供快捷简便的操作平台。1系统硬件优化设计文献［1］对禽蛋抓取控制系

5、统的硬件进行了设计，为了使系统进一步优化，先对接近开关的电路和电磁阀控制电路进行设计。1•1接近开关的电路设计［2］系统使用的是南旭公司的ST168红外光电速度传感器，由一个高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，其结构见图1。其工作原理是：在传感器前面没有遮挡的时候，红外光电二极管发射出去的红外光不能返回为光敏三极管接受，三极管截止，两端电压为4.99V;当有遮挡的时候，光敏三极管接受到反射过来的红外光，使三极管导通，EC两端电压为0.14V。根据这个原理，当传感器距离禽蛋的距离小于1cm时，在EC两端就会相继产生0.14V的低电平，C端与单片机INTO端口连接。

6、C输出低电平时，单片机就执行中断程序将P2.0口设置为高电平。1.2电磁阀控制电路设计电磁阀控制电路主要由三极管、继电器、电磁阀构成，系统采用Q23XD电磁阀，属于常闭型号，驱动电压为24V,其结构见图2。当电磁阀上电时导通，吸盘内气压与大气压相同；当电磁阀失电时关闭，吸盘内气压在真空泵作用下降低，此时吸盘与禽蛋接触时就可以在大气压的作用下将禽蛋吸起。继电器工作电压为12V，通过9014控制继电器的工作。电磁阀由Z轴控制器控制，当接近开关探测到禽蛋时向INTO口发送一个低电平，中断程序将P2.0口设置为高电平。当P2.0为高电平时，通过光电隔离器输出基电流，三极管集电极和发射

7、极导通，继电器线上电，产生电磁力将触点从24V位置变换到OV位置，电磁阀由上电状态变为失电状态，吸盘就可以取蛋。2步进电机模糊PID控制2.1PID调节算法模型[3]步进电机在运行过程中大部分时间处于匀速运转状态，因此应对步进电机转速进行控制，本研究先运用PID控制技术对转速进行调节控制，来分析PID控制系统的性能是否满足系统要求。传统PID控制系统原理框图如图3所示。PID控制器是一种比例、积分、微分并联控制器，它是广泛应用的一种控制器。其数学模型可以用下式表示[2]：P=Kp[e+Jedt+TDb式