STM32单片机驱动直流伺服电机控制系统设计与Simulink仿真

该文档是关于"计算机控制系统课程设计--直流伺服电机控制系统"的研究项目。设计的核心目标是构建一个随动控制系统，利用STM32单片机作为控制器，实现对直流伺服电机的精确控制。以下是主要内容的详细解析： 1. 引言：介绍设计的背景，指出该系统是一个随动控制系统，通过按键输入设定值，超声波传感器检测小车前方物体的距离，并根据两者之间的差异调整电机运动方向。系统还涉及LCD显示屏实时显示传感器数据。 2. 硬件组成： - 微控制器：STM32系列，如STM32F103（增强型）或STM32F101（基本型），提供高性能、低成本和低功耗的特点，支持72MHz或36MHz时钟频率。 - 电机驱动：采用了BTN7971大电流H桥驱动器，确保电机能有效接收来自单片机的控制信号。 - 输入模块：包括矩阵式键盘用于设定值输入，以及超声波模块HC-SR04用于测量距离。 - 显示模块：LCD用于实时显示测量数据。 - 硬件设计：使用Altinum Designer软件进行电路设计，保证各部件的协同工作。 3. 软件设计： - 主程序：负责整体控制流程的调度，包括按键处理、距离计算和电机控制指令的生成。 - 键盘处理子程序：处理用户输入的设定值，转化为可供单片机处理的数据。 4. 控制系统设计： - 控制系统方框图：展示了整个系统的逻辑结构，包括信号传递路径和各个模块的功能关系。 - 电路原理图：详细描绘了硬件连接方式和信号传输路径。 5. Simulink仿真： - 直流伺服电机数学模型：用Simulink建立电机的数学模型，用于模拟实际系统行为。 - 时域特性仿真：通过Simulink对整个系统进行仿真，包括PID控制器的校正过程，如参数的试验确定和控制器的校准。 - PID校正：介绍如何使用PID（比例-积分-微分）控制策略对电机系统进行优化，包括各自校正步骤。 6. 结论：总结设计的关键技术和成果，可能包括对仿真结果的评估和对实际系统实施的预期。 整个设计既注重理论原理的实践应用，也强调了硬件选型、软件编程以及控制算法的仿真验证，展现了学生在计算机控制系统设计方面的扎实技能。通过这个项目，参与者可以深入了解电机控制系统的各个环节，提升实际操作和问题解决能力。