STM32单片机驱动的直流伺服电机控制系统设计与仿真

本篇文档主要介绍了计算机控制系统课程设计中的直流伺服电机控制系统，以STM32为核心，构建了一个随动控制系统。以下是关键知识点的详细阐述： 1. **系统概述** - 该设计目标是创建一个能够通过按键设定值、超声波传感器测量距离，并根据两者差异控制直流伺服电机的随动控制系统。STM32核心板作为控制单元，负责数据处理和通信。 2. **硬件组成** - **微控制器**：STM32系列，如STM32F103增强型或STM32F101基本型，具有高性能、低成本和低功耗的特点。STM32F103提供高达72MHz的时钟频率，性能强大，而STM32F101则以更经济的价格提供了卓越性能。 - **电机控制**：使用双BTN7971 H桥驱动器驱动直流伺服电机，确保精确的转速控制。 - **输入模块**：矩阵式键盘用于设定值输入，超声波模块HC-SR04用于距离测量，LCD显示模块实时显示传感器读数。 - **电路设计**：借助Altium Designer软件进行电路设计，保证硬件的有效连接和优化。 3. **软件设计** - **主程序**：处理整个控制流程，包括按键输入的处理、计算误差、以及电机控制信号的生成。 - **子程序**：如键盘处理子程序，用于解析按键输入并将其转换为设定值。 4. **控制系统仿真** - **Simulink**：利用MATLAB的Simulink工具构建直流伺服电机的数学模型，进行系统仿真，分析系统在不同参数下的动态行为。 - **PID校正**：通过Simulink进行PID（比例-积分-微分）控制器的设计和调整，优化控制精度，包括参数的试凑、比例、积分和微分控制部分。 - **时域特性仿真**：通过仿真评估系统的响应速度、稳定性等性能指标。 5. **总结与展望** - 小结部分回顾了整个设计过程的关键环节和所用技术，强调了理论与实践相结合的重要性。 这篇文档深入探讨了从硬件选型到软件编程，再到仿真验证的全过程，展示了如何运用现代单片机技术实现对直流伺服电机的精确控制，以及Matlab/Simulink在系统设计中的重要作用。