介绍目前隧道排水管沟机器人在巡检过程中的不足之处,指出摄像头云台系统的研发对管沟机器人工作的重要意义。根据实际需求,设计了满足要求的二自由度摄像头云台三维模型,对该系统的硬件设计和控制程序进行详细阐述。硬件设计以STM32系统板作为主控,将具有SDI接口的索尼机芯作为视频图像采集装置,选用步进电机作为轴向转动执行机构,使用舵机和同步带的传动组合代替一般的齿轮传动,供能和通信电路设计保证了系统的稳定运行。软件部分先构建该系统的整体控制逻辑,对该系统的轴向转动、俯仰控制、LED模组代码逻辑进行详细阐述。实验表明,这里设计的摄像头云台系统具有高控制精度、结构简单、稳定可靠、防水防尘等优点。

为了解决MPCVD设备运行时冷却水手动调节方式存在的弊端,实现冷却水温的自动调节,设计了一种冷却水温度控制系统。该系统以STM32单片机为控制器的核心,步进电机为执行机构,采用BP神经网络PID控制算法。对系统进行了仿真和试验验证,结果表明该系统能够实现MPCVD设备生产制备金刚石薄膜过程中冷却水温度的自动控制,与传统的PID控制相比,系统采用BP神经网络PID控制算法时超调量更小,控制精度更高,均方根误差和平均绝对误差更小,具有更好的温度控制效果。

针对目前国内外选择性激光烧结打印机普遍采用PC工控机、运动控制卡或可编程逻辑控制器作为控制系统硬件平台,不仅操作复杂且价格昂贵等问题,设计一种基于ARM的激光烧结打印机控制系统。该系统以STM32控制器作为主控单元,丰富并完善相应的扩展电路以及人机交互界面等,可以实现对激光、温度以及电机运动进行控制。基于设计的控制系统搭建样机进行烧结实验,结果表明:该控制系统各模块运行稳定,加工件表面光滑、结构清晰,在满足基本工艺要求的同时大幅度降低了设备成本。

为消除纯滞后系统的超调、改善温度因素对制件质量和强度的影响,设计一种基于BP-PID算法的选择性激光烧结温度控制系统。该系统采用层次化架构和模块化的设计方案,以STM32控制器作为主控模块,并利用BP神经网络改进传统比例-积分-微分(PID)算法,提高了控制系统的稳定性且效果显著。通过MATLAB进行仿真模拟,与传统PID控制进行对比并进行实验。结果表明:BP-PID算法能迅速整定最优参数,且超调量小,达到稳态所用时间更短;在设定预热温度为90℃且采用BP-PID算法控制时,系统稳态误差在±1℃之内,超调量小于3%。

为解决大型舰船水下部分检修的难题,设计一台水下仿生机器人。利用SolidWorks软件建立仿生机器人的3D机械模型,设计其控制系统,并分析它在水下工作的力学特性。仿生机器人工作时,利用超声波、陀螺仪等传感器将检测到的水下环境参数转换为电信号,并实时将电信号发送到STM32控制器中;通过STM32控制器根据预设的算法对各种信号进行处理;通过STM32控制器发送命令,控制推进器、摄像头等执行元件,从而实现仿生机器人的自动运行。该仿生机器人运行稳定、反应灵敏,没有发生漏水和无法控制的情况,达到预期目标。