多点步进电机远程位置控制系统

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1、多点步进电机远程位置控制系统　　摘要：步进电机的远程多点位置控制系统，利用TCP协议将服务器端控制中心和客户端控制器接入因特网，可实现控制数据和位置监控数据的远程同步传输。系统采用NI公司的CompactRIO作为核心控制器；通过LabVIEW编写改进专家PID控制算法，可根据设定位置与实时位置的偏差动态设定输出控制器参数，有效防止过冲现象，实现步进电机的精确位置控制。步进电机的驱动控制电路由单片机和LM298构成，结合多级细分控制方法可有效抑制步进电机的震动和失步。关键词：远程位置控制；CompactRIO；改进专家PID算法；TCP协议中图分类号：TN820.3?34

2、文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）13?0142?05RemotepositioncontrolsystemofmultipointsteppermotorLIUYun?hong，LIShi?yu（DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China）Abstract：Byusingtransmissioncontrolprotocol（TCP）toconnectthesevercontrolcentreandclient14controllertoInternet，theremotemultipointpos

3、itioncontrolsystemofthesteppermotorcouldrealizetheremotesynchronoustransmissionofcontroldataandpositionmonitoringdata.CompactRIOofNationalInstrumentCompanyistakenasthecorecontrollerofthesystem.BywritingthemodifiedexpertPIDcontrolalgorithminLabVIEW，theparametersoftheoutputcontrollercanbedy

4、namicallysetaccordingtothedeviationbetweensettingpositionandreal?timeposition，theovershootphenomenoncanbepreventedefficiently，andtheprecisepositioncontrolofsteppermotorcanberealized.ThedrivecontrolcircuitofthesteppermotorisconsistofsinglechipandLM298，whichcaneffectivelyrestrainthevibratio

5、nandout?of?stepofthesteppermotorincombinationwithwithmultilevelsubdividedcontrolmethod.Keywords：remotepositioncontrol；CompactRIO；modifiedexpertPIDcontrolalgorithm；TCP0引言14精确位置控制是精密仪器制造业、航天业以及军事领域中不可缺少的重要环节[1]，这些领域中常常会遇到控制现场不便接近或存在危险性的问题，因此远程位置控制就具有非常重要的研究意义。已经广泛覆盖的因特网为实现远程控制提供了可能，并且具有通信速率

6、高、可靠性高和成本低等诸多优势。本设计中的远程位置控制系统将因特网作为通信介质，同时应用TCP（TransmissionControlProtocol）协议保证数据准确传输，能实现控制中心同时对多台步进电机的远程位置控制。步进电机的开环位置控制虽然易于实现，但随着工业应用的不断深入和相关技术的发展，开环控制尚不能满足精密位置控制系统不断提高的精度要求，因此需要使用更为精确的闭环控制。还考虑到步进电机的扰动扭矩以及机械系统的阻尼、刚度惯量等因素，传统的PID控制方法无法提供最佳的PID参数[2]，因此本文将专家经验与数字PID控制方法相结合设计出改进专家PID算法，并应用到

7、位置控制系统中，有效抑制了步进电机定位过程中的过冲现象，大大提高了系统的控制精度，很好的解决了以上问题。14系统的核心控制器CompactRIO是NI公司生产的一款坚固耐用、可重新配置的嵌入式测控系统，包括实时控制器、可重配置的FPGA（现场可编程门阵列）和工业级I/O模块。内嵌FPGA的可重配置机箱是CompactRIO的核心，机箱中的FPGA直接和每个I/O模块相连，控制器可高速访问I/O电路与步进电机的驱动电路，无论在数据运算还是数据通信都十分快速，保证了系统的实时性。本文将介绍系统的硬件结构，重点研究改进专家PID算法