《基于GSM移动手机的超声波马达(USM)的远程控制翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于GSM移动手机的超声波马达(USM)的远程控制翻译（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.基于GSM移动手机的超声波马达（USM）的远程控制摘要 在本研究中，利用一个标准的GSM移动手机对超声波马达的远程控制已经实施。为了驱动超声波马达设计了一个电子控制驱动系统，在移动手机和马达驱动的输出端已添加语音解码电路和微控制器。这个系统可以灵活地被基于GSM和DTMF的手机控制。随着驱动和控制系统的发展，超声波马达的整体控制已经实现。该系统已在不同速度、位置和方向条件被验证了成功。实验结果表明使用GSM控制驱动系统是非常有效的、可靠的、适当的和可应用的实现对超声波马达的远程控制。本研究得出了基于GSM除了可以对超音速马达关键字：超声波马达；远程控制；GSM；移动手机1 基本介绍超声波马达
2、是一种新型的致动器，它使用超声波水平机械振动作为其驱动的动力。和传统的电磁马达相比，超声波马达具有不同的结构、规格参数和操作原则。高转矩、高响应特性、高转矩密度、无声操作、没有电磁噪声以及尺寸紧凑是超声波马达的重要特点。因此，超声波马达吸引了对精密、准确的速度和位置的应用。它在工业、医疗、机器人、空间和汽车工业方面被用作激励者。另一方面，超声波马达有一些缺点必须切实消除。它的控制方式过于复杂；由于马达温度升高和改变驱动操作条件如驱动频率、电压源和负载转矩，所以它的参数具有时变性。为了驱动和控制USM，几个速度和位置控制系统已经被提议。逆变器供电伺服控制的实施布图设计提出了一种基于模糊推理概念软
3、件来实现对USM的速度控制。共振频率跟踪控制策略的两个原则包括传感器和无传感器方案已被描述为逆变器供电的USM。这个控制理论已经被模拟信号处理和锁相环技术实现。对超声波马达模糊自适应模型跟随位置控制的技术已经实施。基于PC机的计算机控制系统提供了一种用于超声马达驱动的方法。伺服控制卡安装到控制计算机,包括数字输入/输出和接口电路。一个速度跟踪伺服控制系统已经被提议用于USM。这个速度控制包括应用可变增益策略的驱动频率控制回路和利用减小USM的速度脉动驻波策略的供电电压控制。一台个人计算机是用来控制传动系统，另一个人电脑用来测量。一个基于计算机控制系统的DSP已被提议用于USM驱动利用LLCC震
4、荡技术。一个用于型USM的完整的基于模型的控制已被实施。基于控制系统的DSP已被集成在驱动系统。一个用于USM位置控制的模糊神经网络控制器已经实现。一个普遍的为微型计算机被用于控制驱动系统。USM的位置控制已经实现利用基于模糊推理的模型参考自适应控制技术。一个微型计算机已经被用来储存控制输出和控制信号。利用FPGA的伺服驱动系统应经设计出来并实现。利用数字信号处理的USM伺服速度控制已经实现。全球移动通信系统（GSM）是一个数字蜂窝通信系统。GSM信号覆盖区域可以保持其接收能力可以达到距离地面几百米。GSM已被应用为没有地域界限的远程通信和控制。在21世纪初蜂窝式移动电话在每天生活中发挥着决定
5、性的作用。得益于电子技术的发展，现代蜂窝式移动手机不仅被用来语音通话，而且用于数字信息交换与控制系统。在最近几年，移动电话已被成功应用在移动机器人语音控制、交通管理与控制、影像的无线传输从一个数字影像机到互联网领域。基于蓝牙和移动手机的家庭装置控制系统的雏形已经建立。一个电子系统已被建立用于传播系统的测量与控制，该系统受移动通讯系统的控制。基于GSM通信技术的一个抽水站远程控制系统已经实现。本文研究的目的是讨论远程控制USM驱动的实际应用。GSM移动手机已被应用于实现远程控制。为了驱动USM 数字控制驱动系统已经建立。作为一个接收者，一个移动手机模块应经被成功地集成在这个驱动系统中。在移动手机
6、与USM驱动电路之间，一个语音解码器和微控制器已被安装。微控制器中编入软件来控制整个系统。这个系统已经在基于移动手机的GSM技术和基于家庭电话的DTMF技术实现操作。这个先进的方案应经在不同的速度、位置和方向状况下测试成功。该被提议的系统是一个新的、有趣的并且对远程运动控制应用提供重要的贡献。2 USM驱动系统两相高频系列谐振逆变器被设计用来驱动USM(图1)。pulsewidth调制变频器的特点和脉冲频率调制控制技术。LA和LB电感是串行与每一阶段成为共振于阻尼电容(Cd)的驻波。逆变器输出两相90相位差的高频(41-43.5千赫)交流电压。旋转的方向是由phase-A或phase-B让电压
7、的领先。Clock-wise柜台(CW型)和CCW输入方向控制信号 。图1 USM驱动系统通过调整驱动频率，USM速度控制的实施取得了成功。驱动频率的大小是经过比较反馈端的交流电压与直流参考电压(Vdc)的大小而决定的。来自于低通(LP)过滤器的直流参考电压已经产生。这个过滤器的脉宽调制信号转换为直流参考电压与信号的占空比有关。当脉宽调制信号的占空比改变时,产生的参考直流电平的大小也随之变化。在目前的应用中，脉宽调制信号的占空比的调整,从0%到50%t用来获得介于0和3.5V直流参考电压。通过放大器、分相式和压控振荡器电路所产生的开关信号作用与这些开关 。从这个图中可以看出,驱动电路需要有PW
8、M、CW和CCW数字信号。这些信号是由GSM手机控制PIC单片机产生的。详细的GSM手机控制在下面介绍。3 GSM手机控制超声波马达驱动系统全球移动通信系统是一种全球公认的标准数字蜂窝通信。目前, 对于许多品种的应用移动电话系统已经成为一个新的发展趋势。在该研究中,作为一个远程运动控制的例子, GSM手机用于实现对一个USM的整体控制。GSM手机使用双向串行通信协议称作通用同步异步收发器(USART)。它有收到(Rx)和传送(Tx)两个引脚来实现串行通信。两个系统利用USART进行通讯，这些系统的收发引脚应该交叉连接。GSM移动手机使用标准的调制解调器的命令。利用定义的波特率，通过Tx和Rx通
9、信引脚,调制解调器命令被传送到移动电话。GSM手机控制USM传动系统如给出的图2所示。GSM手机控制系统主要由一个手机,DTMF语调解码器电路、单片机控制电路单元、留言和USM驱动电路。图2 GSM移动手机控制USM驱动系统3.1 系统的各个部分3.1.1 GSM移动手机GSM移动电话的串行通讯和语音输出引脚被使用。PWM信号从语音输出引脚获得。铃声信号等待接收(Rx)和传送(Tx)串行通信的引脚。当GSM手机被呼叫时,接收到铃声信号同时手机被打开。由于GSM手机之间的通讯都是利用Rx和Tx串行通信引脚进行通信,因此单片机的串行通信波特率和GSM移动电话的波特率必须相等。3.1.2 DTMF解
10、码电路集成电路MT8870解码输入的DTMF语音信息，同时在输出端输出数字时钟信号。解码电路是根据语音的高低将语音信号转化为一个数字电平。为了接收到的DTMF信号没有错误,电路的获得增益得到调整。3.1.3 留言电路通过留言电路的使用，使得本系统的使用变得简单。由该电路话筒输入的用户信息被有序地记录。ISD2560留言集成电路被用作一种记录器的电路。当有一个开始信号时，该电路就读取一个被记录的信息。因为消息被有序地记录,为了听到我们所要求的留言信息，我们发出的脉冲信号必须与所要求的信息的顺序一致。3.1.4 单片机电路在该系统中采用了PIC16F877单片机。它有8路A/D转换器,三个定时器、
11、PWM信号发生器,串行和I2C通讯总线、20MHz时钟频率。在有许多申请指令时，该单片机的成本及技术特点它非常适合。当单片机接收到开始信号时,铃声信号一直等待从GSM移动手机的串行端口输出的信息。当接收到铃声信号时,单片机发送“请求呼叫命令到GSM手机，利用GSM电话波特率来打开这条线，并且等待DTMF电路发出的数字数据。当DTMF电路的时钟信号到来时，单片机开始接收并处理数字数据。根据接收到的数据，单片机进而控制留言电路或超声波电机驱动电路。脉宽调制信号的频率值是由PIR2寄存器决定的，脉宽调制信号的占空比是由CCP1CON寄存器决定的。停止电机0值被加载到CCP1CON寄存器。当该寄存器的
12、值为0时,PWM信号发生器停止工作。3.2 整个系统运行该系统的程序流程图如图3所示。在输入正确的密码后，用户可以使用任何一个远程电话控制USM的速度,位置和方向。当GSM手机连接到驱动系统，当它被从任何一个远程用户(手机或家里的电话)呼叫时,手机被打开,并且该系统根据请求自动作出相应。一个系统中的访问密码是来自用户的要求。假如密码被该系统认可, 利用声音信息单元用户可以从系统菜单选项中选择。用户可以从自己的电话键盘选择下列操作:按键名称操作要点0决定马达的方向1设置要求的速度2设置要求的位置3变速参考9退出当按键-0被按下时，系统询问旋转方向。如果按键-5被按下，电机在CW方向旋转。如果按键
13、-6电机在CCW方向旋转。在选择完方向后，用户可以使用按键-#返回到主菜单当按键-1被按下时，语音信息单元发出“输入设定的速度介于每分钟转速0和140”。用户使用电话按键可以很容易地设置要求的速度。在对马达的方向和速度设置之后，马达就开始根据要求的指令进行工作。按键#被用来停止马达的工作。当按键-2被按下时，语音信息单元发出“输入设定的位置从0到100rad”的信息。利用用户电话可以再次输入位置设定值。按键#被用来停止马达的工作。当按键-3被按下时，马达周期性地工作在60-120rpm两个不同的速度。当该系统发生错误是，一个反馈信号将被输出来提醒用户。当发生任何错误时，与系统相连的移动电话会自
14、动拨打设定的电话号码，将相关的错误信息传递给用户。这些用户的电话号码已编码到移动电话的SIM卡。系统的一个缺点是叫请求控制马达时呼叫费用高。如果专家用户-预定义的用户-使用该系统，都能通过菜单选项。移动手机不再向这个用户询问菜单选项，用户直接进入使用键盘控制命令来控制USM。最终，该系统的呼叫成本被降低。除此之外，系统根据接收到的远程用户短消息进行操作。用户用一个短消息的形式发送方向、速度和位置的命令。当连接该系统手机收到这条消息后,根据输入的指令控制USM。如果操作持续时间被输入到该信息中，在这个时间内马达将被控制。当持续时间结束时，马达停止工作。不同的符号被添加在输入短信息的每个数据的前面
15、,以提高安全性。%符号被用来表示方向，*符号被用来表示速度，#用于表示位置数据。单片机在收到的信息中彻底地搜索这些符号并产生合适的信号来控制马达。通过使用这个选项呼叫成本问题已基本排除。该系统采用PIC单片机和DTMF语音解调器已基本实现。为加强该系统的安全性，除了要求密码外，只有被授权的电话号码可以激活系统。开始等待呼叫打开手机密码验证激活系统并读目录选项X=0X=1X=2X=3X=9错误信息读取位置信息位置控制读取速度信息速度控制读取位置信息位置控制读取可变速度信息可变速度控制退出密码错误YYYYYYYNNNNNNN图3 系统程序流程图4 实验结果在这一节中,主要介绍GSM手机控制USM驱动系统得到的实验结果。首先，两相输出的逆变器，并给出了一个例子如图4。从图中可以看到相电压分别是135和133V，驱动频率是43.07KHz。在这种情况下电机转速是30rpm。USM的速度响应在两种不同的参考速度命令下分别测量。通过手机设置80，130rpm这两种不同的速度，马达的实际速度响应中如图5、图6所示。从图中可以清楚地看到，USM顺利地按照参考速度进行工作，没有任何超调或负过冲。研制的GSM控制系统在变速参考下同样进行了测试。图7显示了对不同的变速参考值(120-60 rpm)下马达的
