手持自動(dòng)注射器步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)化設(shè)備越來(lái)越多地運(yùn)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。手持自動(dòng)注射器代替?zhèn)鹘y(tǒng)手動(dòng)注射器是禽畜用醫(yī)療器械的趨勢(shì)。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行精度較高，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)累計(jì)誤差，同時(shí)體積小，重量輕，控制方便，適合作為電動(dòng)注射器的電動(dòng)執(zhí)行元件。但是傳統(tǒng)開(kāi)環(huán)方式下步進(jìn)電機(jī)存在著失步與過(guò)沖問(wèn)題，而高精度的全閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制也伴隨著系統(tǒng)體積與重量的增加，因此選用合適的電機(jī)控制策略，對(duì)于手持注射器的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
　　本文的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種適用自動(dòng)注射

2、器的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，相對(duì)于開(kāi)環(huán)控制有著更高的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)體積重量適合，便于安裝在手持注射器中。
　　為了找到一種合適的步進(jìn)電機(jī)控制方式，本文從對(duì)步進(jìn)電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀出發(fā)，了解了步進(jìn)電機(jī)的各種類(lèi)、控制方式的特點(diǎn)，選擇基于電流閉環(huán)的混合式步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)為本文主要研究對(duì)象。
　　基于步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型，分析步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行低頻振蕩現(xiàn)象與動(dòng)態(tài)特性不足的原因。從H橋步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路角度考慮改善低頻振蕩現(xiàn)象與動(dòng)態(tài)性能不足的

3、方法，并提出了采用電流細(xì)分驅(qū)動(dòng)的方法改善低頻振蕩現(xiàn)象，采用交替電流衰減算法改善動(dòng)態(tài)特性。
　　為了驗(yàn)證電流細(xì)分與交替電流算法對(duì)與步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行效果的改進(jìn)，本文基于AVR32進(jìn)行了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了電流細(xì)分與交替電流算法的電流閉環(huán)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。
　　最后基于本文設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的基于電流細(xì)分與交替電流衰減算法的電流閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于步進(jìn)電機(jī)低頻振蕩以及高速動(dòng)態(tài)性能的改善，完成