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厚料机控制器的研究（硕士学位论文），共80页。
摘要:厚料机作为特种缝纫机的一种,主要用来缝制厚度和硬度比较大的缝制材料,比如皮革,牛仔裤等等。国内厚料机控制器的研究大概从20世纪末开始,目前具备厚料机控制器生产技术的主要是几个发达的欧美国家和日本。根据中国扩大内需的外部环境,内陆对厚料机的市场需求近一步增大,新一波缝制机械设备换代即将到来。控制器是厚料机的核心部件,对其开展研究具有一定的意义。
本文对厚料机的系统组成、控制要求、控制策略以及控制器的软硬件设计等问题进行分析和研究。根据设计需求,选用无位置传感器的无刷直流电机作为主轴电机,并釆用电流环和速度环的双闭环控制系统以及PWM脉宽调速技术。
本文从软硬件两个方面分模块对系统构件进行详细分析。硬件设计方面,选用CPLD作为独立的高速换相装置,并设计反电动势过零点检测电路;在控制系统结构上,采用ARM+CPLD的控制体系,此控制体系设计简单、成本低廉、性能可靠;微控制器上,选择具有Cortex-M3内核的STM32为主控芯片,选取性价比髙的LC4032V逻辑换相芯片;并且,本文还分模块对硬件系统进行了论述。
软件设计方面,根据厚料机的控制要求,设计了系统主程序、“三段式"起动子程序、转速计算子程序、换相子程序、调速子程序、制动及精确定位子程序、参数修改子程序以及通信子程序,并从抗串模和抗共模干扰两个方面提高软件的抗干扰能力。
本控制器经长时间的现场测试,基本满足厚料机控制系统的各项指标,在工业上获得了很好的应用。图35幅,表8个,参考文献60篇。
关键词:厚料机;无位置传感器;过零点检测;双闭环控制

1绪论
1.1研究背景与意义
1.2厚料机概述
1.2.1厚料机简介
1.2.2厚料机的组成与功能概述
1.3厚料机控制器发展现状
1.4厚料机控制系统的功能需求与技术指标
1.5研究内容和文章结构
2厚料机控制器设计方案
2.1厚料机结构组成
2.2厚料机伺服电机的选择
2.3无刷直流电机的组成及工作原理
2.3.1无刷直流电机的组成
2.3.2无刷直流电机的基本工作原理
2.4永磁无刷直流电机的速度调节
2.4.1 PWM调速原理
2.4.2无刷直流电机的PWM调速技术
2.5本章小结
3位置检测技术的研究
3.1无位置传感器转子位置检测方法概述....
3.1.1过零点检测法
3.1.2逻辑电平积分法
3.1.3续流二极管法(第三相导通法)
3.1.4基波过零点检测法
3.1.5电感测量法
3.1.6状态观测器法
3.2反电动势过零点检测
3.2.1相电压法
3.2.2端电压法 16
3.3反电动势过零点检测电路与仿真 17
3.3.1反电动势过零点电路款图 17
3.3.2反电动势过零点的检测电路仿真 18
3.4本章小结 19
4厚料机控制策略的研究 20
4.1厚料机控制系统的特点 20
4.2厚料机双闭环控制系统 20
4.2.1 PID算法概况 20
4.2.2双闭环控制系统的设计 22
4.3无位置传感器无刷直流电机启动策略研究 23
4.3.1无位置传感器无刷直流电机起动策略分析 23
4.3.2三段式电机起动设计 24
4.4制动与精确定位控制策略 26
4.5本章小结 27
5厚料机控制器硬件设计 28
5.1系统硬件结构 28
5.2系统主控电路 29
5.2.1 STM32 简介 29
5.2.2 STM32最小系统设计 29
5.3电机功率驱动电路 32
5.4电磁阀驱动电路 33
5.5电流检测电路 34
5.6位置信号检测及逻辑换相电路 35
5.6.1转子位置信号检测 35
5.6.2逻辑换相电路 36
5.7通信电路设计 37
5.8键盘与显示电路设计 37
5.9液晶显示电路设计 39
5.10硬件抗干扰设计 39
5.11本章小结 40
6系统软件设计 41
6.1主程序设计 41
6.2 "三段式”起动子程序 42