[發明專利]一種嵌入式標定平臺控制系統

在審

• 申請號: 201510914964.1
• 申請日: 2015-12-13
• 公開（公告）號: CN106873434A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 韓會義
• 申請（專利權）人: 韓會義
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種嵌入式標定平臺控制系統，適用于機械領域。

背景技術

隨著海洋戰略計劃的逐步實施和海洋探索的進一步深入，海洋探測技術的發展得到了各國的重視。海流作為海洋水文的基本要素，是海洋調查和物理海洋學研究的基礎。但目前研究還不夠，沒有經濟、有效的深海海流計，故亟待研制一種工作穩定、精度高，適于惡劣環境的經濟型深海海流傳感器。傳感器的標定與檢測作為傳感器研制過程中的重要環節，故經濟型標定平臺的研制也成了傳感器研制一項重要內容。

發明內容

本發明提出了一種嵌入式標定平臺控制系統，采用“PC機+運動控制板+光柵尺”的全閉環控制架構，實現低速、高穩定性、高精度的運動控制的目的，使位置精度達到微米級的要求。

本發明所采用的技術方案是：所述基于STM32控制器搭建的全閉環交流伺服控制系統由PC機、運動控制板、伺服驅動器、伺服電機、光柵尺以及機械傳動機構等部分組成。

所述控制系統的上位機控制部分選用裝有Windows系統的PC機對運動控制板進行控制。用戶程序數據通過USB串口模塊傳送給下位機。下位機是基于UC/OS-II實時操作系統STM32微處理器的運動控制板。運動控制板接收上位機的指令信息，將其解析成速度、脈沖和方向信號輸出給伺服驅動器，同時接受三維標定平臺的反饋回光柵尺信號，實時對其控制信號進行計算、修正。伺服驅動器進一步對運動控制卡的指令信號轉化為電機運行所需的指令信息，保證電機的平穩和精確運行。

所述控制系統選用的處理器為STM32F103zETT6，不僅能夠滿足現階段的要求而且為以后的功能升級提供了硬件基礎。其控制板主要由電源、JTAG調試、SRAM、FLASH、串口通信、位置檢測和GPIO輸出模塊組成。用于下載和調試程序代碼的JTAG模塊；光柵尺及主控制板所需的5V和3.3V供電的電源模塊；由Renishaw光柵尺和外圍的濾波電路組成的位置檢測模塊，主控制器內部的計數器通過對脈沖的檢測，計算出各軸當前的運行速度和位置；監視標定平臺的運行狀態，同時對主控制器發送回來的數據進行儲存，方便后續分析的上位機部分；以及與伺服電機和光柵尺進行通信的GPIO輸出模塊，伺服電機運動的PWM脈沖信號、方向信號、軸選擇信號以及接受光柵尺經過位置檢測裝置反饋回來的速度和位置信號。

所述控制系統選用了TI公司的STM32F103ZETT6主控制器，搭載UC/OS—II多任務實時操作系統。來調度下列任務：光柵尺AB相計數、串口命令解析、伺服電機控制及零位節任務。

本發明的有益效果是：該控制系統在伺服電機控制方面采用開環和閉環控制相結合的方式，不僅提高了平臺的定位精度，還減輕了處理器的運算壓力，提高了軟件的實時性；上位機采用基于LabVIEW的界面設計，直觀監測標定平臺的運行狀態，并后臺存儲重要的數據信息。通過實驗驗證該控制系統滿足標定平臺速度穩定、定位精度高和低速運行的要求。

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的系統總體構成示意圖。

圖2是本發明的控制板模塊框架圖。

圖3是本發明的信號傳輸示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，控制系統由PC機、運動控制板、伺服驅動器、伺服電機、光柵尺以及機械傳動機構等部分組成。

控制系統的上位機控制部分選用裝有Windows系統的PC機對運動控制板進行控制。用戶程序數據通過USB串口模塊傳送給下位機。下位機是基于UC/OS-II實時操作系統STM32微處理器的運動控制板。運動控制板接收上位機的指令信息，將其解析成速度、脈沖和方向信號輸出給伺服驅動器，同時接受三維標定平臺的反饋回光柵尺信號，實時對其控制信號進行計算、修正。伺服驅動器進一步對運動控制卡的指令信號轉化為電機運行所需的指令信息，保證電機的平穩和精確運行。