驱鸟器之伺服系统与串口

一、伺服系统

1、伺服系统是指利用某一部件(如控制杆)的作用能使系统所处的状态达到或接近某一预定值,并能将所需状态(所需值)和实际状态加以比较,依照它们的差别来调节控制部件的自动控制系统。

2、以小功率指令信号去控制大功率负载;

​ 在没有机械连接的情况下,由输入轴控制位于远处的输出轴,实现远距离同步移动;

​ 是输出机械位移精确地跟踪电信号,如记录和指示仪表等。

3、从系统组成元件的性质来看,有电气伺服系统、液压伺服系统和电气-液压伺服系统及电气-电气伺服系统等;

​ 从系统输出量的物理性质来看,有速度或加速度伺服系统和位置伺服系统等;

​ 从系统中所包含的元件特性和信号作用特点来看,有模拟式伺服系统和数字式伺服系统;

​ 从系统的结构特点来看,有单回伺服系统、多回伺服系统和开环伺服系统、闭环伺服系统。

​ 伺服系统按其驱动元件划分,有步进式伺服系统、直流电动机(简称直流电机)伺服系统、交流电动机(简称交流电机)伺服系统。

4、伺服系统主要由三部分组成:控制器,功率驱动装置,反馈装置和电动机。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差,调节控制量;功率驱动装置作为系统的主回路,一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上,调节电动机转矩的大小,另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电;电动机则按供电大小拖动机械运转。

5、频带宽度简称带宽,由系统频率响应特性来规定,反映伺服系统的跟踪的快速性。带宽越大,快速性越好。伺服系统的带宽主要受控制对象和执行机构的惯性的限制。惯性越大,带宽越窄。

​ 伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。

6、步进电机:

​ 控制方式简单、转矩大、响应快,不会有角度误差的累积;

​ 低速时容易发生低频振动现象;输出转矩会与转速呈负相关,当转速较高时呈急剧下降;不能过载运行,选型要求导致性能过剩;开环控制在某些情况下会影响电机精度。

7、云台是一种结构复杂的光电一体设备载体,被用来运载高精密度的仪器设备,即可以起到稳定设备的作用,又可以增加设备的自由度,扩张设备的工作空间。

​ 性能指标:负载能力、运转速度和定位精度。

​ 传统云台控制模块与驱动模块分离,驱动模块通常放置在云台内部,而控制模块则集成到另一个附属设备分置在云台外部,如控制箱或者控制台等等。两者之间通过控制电缆连接。这种方式比较适用于专用监控室和多屏幕组合监控场合,但是对于户外自主平台来说,占用了大量的空间而且不符合设备智能化和微小型发展方向。

​ 伺服云台的发展方向:驱动控制系统统一化结构,将控制模块和驱动模块集成到云台中,减小云台的质量和体积,使其适应多种应用场合;模块化设计,采用开放式软件、硬件结构,可以根据需要增加功能,既方便安装维护,又提高系统的可靠性;多任务以及实时性要求,使云台能够在要求时间内完成对所需任务的处理,且可以同时进行多个任务;更优性能的控制算法,嵌入数字信号处理模块,能够处理更复杂的控制过程。

8、视觉伺服系统

​ 是一种通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个目标物体的图像,再通过图像反馈的信息,让机器系统对机器做进一步控制或相应的自适应调整行为的系统。

二、串口

1、串口通信

(1)串口通信是指串口按位(bit)发送和接收字节;串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。

(2)串口通信协议是指规定的数据包的内容,包含起始位、主体数据、校验位以及停止位,通信双方需要使用一致的数据包格式才能正常收发数据。常见的协议包括RS-232、RS-422、RS-485(都属于UART协议)。

​ 通信协议的物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性,确保原始数据在物理媒体的传输。协议层主要规定通讯逻辑,统一收发双方的数据打包、解包标准。

2、例:RS-232通信协议

(1)物理层

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常常会使用MA3232芯片对TTL及RS-232电平的信号进行互相转换。

在这里插入图片描述

​ RS-232标准的COM口(也称DB9接口),接线口以针式引出信号线的称为公头,以孔式引出信号线的称为母头。

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两个通讯设备之间的收发信号(RXD与TXD)应交叉相连,串口通讯的数据包由发送设备通过自身的TXD接口传输到接收设备的RXD接口。

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在目前的其它工业控制使用的串口通讯中,一般只使用RXD、TXD以及GND三条信号线,直接传输数据信号。

(2)协议层

  • 波特率:异步通信由于没有时钟信号(如前面的DB9接口),所以通信双方之间需要约定好波特率,即确定每个码元的长度,以便对信号进行解码。

    常见波特率有4800,9600,115200

  • 起始和停止信号:串口通信的一个数据包从起始信号开始,直到停止信号结束。起始信号由一个逻辑0的数据位表示。

  • 有效数据:就是要传输的主体数据内容,长度通常约定为5、6、7或8位。

  • 数据校验(可选):于数据通信相对更容易受到外部干扰导致传输数据出现偏差,可以在传输过程加上校验位来解决这个问题。校验方法有奇校验(odd)、偶校验(even)、0校验(space)、1校验(mark)以及无校验(noparity)。

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