多點步進電機的遠程位置控制系統

摘 要： 步進電機的遠程多點位置控制系統，利用TCP協議將服務器端控制中心和客戶端控制器接入因特網，可實現控制數據和位置監控數據的遠程同步傳輸。系統采用NI公司的CompactRIO作為核心控制器；通過LabVIEW編寫改進專家PID控制算法，可根據設定位置與實時位置的偏差動態設定輸出控制器參數，有效防止過沖現象，實現步進電機的精確位置控制。步進電機的驅動控制電路由單片機和LM298構成，結合多級細分控制方法可有效抑制步進電機的震動和失步。

關鍵詞： 遠程位置控制； CompactRIO； 改進專家PID算法； TCP協議

中圖分類號： TN820.3?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0142?05

Remote position control system of multipoint stepper motor

LIU Yun?hong， LI Shi?yu

（Dalian University of Technology， Dalian 116024， China）

Abstract： By using transmission control protocol （TCP） to connect the sever control centre and client controller to Internet， the remote multipoint position control system of the stepper motor could realize the remote synchronous transmission of control data and position monitoring data. CompactRIO of National Instrument Company is taken as the core controller of the system. By writing the modified expert PID control algorithm in LabVIEW， the parameters of the output controller can be dynamically set according to the deviation between setting position and real?time position， the overshoot phenomenon can be prevented efficiently， and the precise position control of stepper motor can be realized. The drive control circuit of the stepper motor is consist of singlechip and LM298， which can effectively restrain the vibration and out?of?step of the stepper motor in combination with with multilevel subdivided control method.

Keywords： remote position control； CompactRIO； modified expert PID control algorithm； TCP

0 引 言

精確位置控制是精密儀器制造業、航天業以及軍事領域中不可缺少的重要環節[1]，這些領域中常常會遇到控制現場不便接近或存在危險性的問題，因此遠程位置控制就具有非常重要的研究意義。已經廣泛覆蓋的因特網為實現遠程控制提供了可能，并且具有通信速率高、可靠性高和成本低等諸多優勢。本設計中的遠程位置控制系統將因特網作為通信介質，同時應用TCP（Transmission Control Protocol）協議保證數據準確傳輸，能實現控制中心同時對多臺步進電機的遠程位置控制。

步進電機的開環位置控制雖然易于實現，但隨著工業應用的不斷深入和相關技術的發展，開環控制尚不能滿足精密位置控制系統不斷提高的精度要求，因此需要使用更為精確的閉環控制。還考慮到步進電機的擾動扭矩以及機械系統的阻尼、剛度慣量……