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1、留意：1、在撰写开题报告时，页面设置和排版严格依据本格式，正式提交时，需把红色注释去掉，并全文排版整齐。2、学生在毕设系统中依据要求将开题报告内容分别填写完毕后，必需将开题报告的Word以及PDF版本作为附件上传系统。南京工程学浣a领也詹比本科毕业设计（论文）开题报告题目：双电机同轴驱动限制系统设计专业：自动化班级：学号：学生姓名：指导老师：2017年3月1 依据南京工程学院毕业设计（论文）工作管理规定，学生必需撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导老师签署看法、教研室审查，院系分管教学领导批准后实施。2 .开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计
2、（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参与答辩。3 .毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条细致填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4 .本报告中，由学生本人撰写的对课题和探讨工作的分析及描述，应不少于3000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5 .开题报告检查原则上在第24周完成，各院系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题状况总结报告。本科毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号专业自动化指导老师职称所在院系自动化学院课题来源课题性质工程设计课题名称双电机同轴驱动限制系统设
3、计【1、文字格式：五号，宋体，英文及字母为“新罗马”字体；行间距：固定值20磅；段前段后均为0行。】【2、毕业设计内容部分，要结合论文探讨内容，用2-3句话简述毕业设计探讨内容所属的探讨领域、该领城面临的主要问题、本次毕业设计要解决其中的哪些问题，最终逐条列出毕业设计的阶段性内容，如“XX系统硬件设计、XX系统软件设计、XX算法设计与实现”等。此处探讨内容应具有概括性，每一条应当是几周工作内容的概括，不须要绽开说明。字数350字左右】课题内容：在工业上，现代科学技术的飞速发展，对伺服系统提出了越来越高的性能指标要求。伺服系统必需具备驱动高角速度、角加速度负载的实力，甚至要求多电机同步传动，并具
4、有良好的跟踪精度和动态品质，以及满意大功率的发展要求。目前，多电机同步高精度传动已成为伺服限制领域的探讨热点，且越来越广泛地应用于各种领域中。在此趋势下，本文探讨双电机同轴驱动限制系统的限制模式,实现基于CANOPen的一种双电机同轴驱动限制器设计，毕业设计的内容和意义主要内容包括：1）双电机同轴驱动限制系统的结构和框架设计；2）基于STM32F407的硬件设计和电气电路设计；3）双电机运动限制的常用算法设计；4）双电机限制系统的MAT1.AB仿真探讨；5）CAN总线及CANopen高级协议的底层代码实现；6）双电机限制代码编写、显示界面及上位机设计；7）系统整体调试与测试。【课题意义部分，要
5、结合毕业设计所属领域、以及该领域发展面临的问题，阐述设计内容对解决实际工程问题的作用和意义。如“探讨XX被控对象或过程的影响因素及其影响原理，建立XX的数学模型，为XX的限制供应理论依据；探讨XX系统的XX限制算法，结合工程实践研制XX限制系统，为XX过程的XX限制供应思路”。字数350字左右】课题的意义：传统的伺服系统多采纳单一电机实现单轴限制，但是电机的输出转矩有肯定的限制，当须要较大的驱动功率时，必需特制功率与之相匹配的驱动电机和伺服驱动器，使得系统的成本上升，传动系统安装空间增大，而且过大输出功率的电机会受到制造工艺和电机性能的影响。随着大功率驱动系统需求的增多，以及满意一些特定系统对
6、于限制精确度的要求，多电机同轴驱动的探讨也变得越来越重要。由于单电机的输出功率有限，有时需采纳双电机驱动甚至多电机驱动。双电机驱动不仅能够很好的解决系统的功率要求，还可以完全消退传动过程中齿隙的影响，提高了系统限制的精确度。双电机驱动系统在理论上的优势为消退机械传动系统的传动间隙供应了新的思路，同时，对它的深化探讨可以供应一些多电机联动限制理论参考及消退传动间隙新的限制方法。文献综述【要求：1、文献综述是毕业设计内容、意义、必要性的绽开论述，要详尽具体，要通过引用、归纳前人的探讨成果，说明为什么要做该课题的毕业设计，指出毕业设计开展的依据，一般应指出其创新性，即符合学科发展、具有工程意义，能够
7、解决何种工程或科学问题。2、在查阅国内外相关文献基础上，一般应当包括课题的基本概念、基本原理、发展状况（可以按国内外，或者其他分类方法绽开论述，主要说明大家在该领域主要在做什么，采纳了什么手段，达到了什么效果），面临的问题（有哪些，有关这些问题解决的瓶颈在哪里），你的毕业设计针对这些问题中的哪些方面，打算采纳什么方法解决其中的什么问题；3、文献综述不是你所查阅文献堆砌，必需对其进行总结、归类，分类提炼出文献对毕业设计领域的贡献，在此基础上，指出毕业设计的内容；4、文献综述的字数要求2500字以上（不包括参考文献字数），文献综述的内容和叙述要具体，不能空洞。5、文献综述引用的文献数量，要求15篇
8、以上，其中近5年的期刊论文不少于10篇，且至少1篇英文文献。6、参考文献格式，要严格依据范例中的要求规范编写；（1）全部的参考文献，须依据依次在文献综述的对应处进行标注或引用；（2）引用时，须运用英文模式下的中括号，即口；不能运用中文模式下的中括号，即【】。（3）依据实际状况，分别用上标引用或干脆引用。干脆引用：“文献1介绍了一种多电机限制算法”，上标引用：“多电机限制算法川被应用到实际系统中“。建议多采纳上标引用。（4）引用文献标注避开出现多篇文献全部集中在段前标题或者段尾的标注形式，例如“国内外现状5U。围绕基于双电机同轴驱动限制系统这一课题为中心，查阅相关书籍以及相关的学术论文和期刊杂志
9、，对于涉及到此课题的相关学问进行了细致的阅读和探讨，了解并驾驭与课题相关的学问要点，现文献综述如下：1）基本原理：传统的伺服系统多采纳单一电机实现单轴限制，但是电机的输出转矩有肯定的限制，当伺服系统须要较大的驱动功率时，必需特制功率与之相匹配的驱动电机和伺服驱动器。随着大功率驱动系统需求的增多，以及满意一些特定系统对于限制精确度的要求，探讨用两个甚至多个电机共同完成单轴的驱动任务可以满意上述任务。伺服系统中通常采用齿轮系统传递速度和扭矩，在哨合轮齿的装配过程中，齿廊之间须要留有间隙。齿侧间隙的存在会产生齿间冲击，影响齿轮传动的平稳性，进而影响了伺服系统的伺服性能，同时摩擦非线性等因素也是重要的
10、影响因素。在高精度的应用场合，如：高精度数控机床、机器人位姿限制、雷达天线系统等，齿隙问题严峻影响了整个系统的动态性能和稳态精度。为了消退文献综述齿隙非线性对伺服系统造成的影响，双电机驱动系统是一种新奇牢靠的解决方式，双电机系统变更以往传统的单电机驱动模式，电机多采用对称方式布置在输出终端，通过合理限制两台电机的输出力矩达到牢靠消退传动间隙的目的。2）基本方法：随着近年来伺服系统的发展，多电机传动已被越来越广泛地应用于各种领域中。为了提高多电机传动系统的动态和稳态性能，以及满意一些特定系统对于多电机精确同步的要求，多电机同步限制方法的探讨也变得越来越重要。双电机驱动系统在理论上的优势为消退机械
11、传动系统的传动间隙供应了新的思路，同时，在限制方面也提出了特别的要求，对它的深化探讨可以供应一些多电机联动限制理论参考及消退传动间隙新的限制方法。与现有的双电机驱动消隙限制方法相比，增加了对两台电机的输出力矩实施动态限制，使双电机系统的限制方法更加完善，使传动系统在工作过程中具有良好的动、静态特性，对于提高机床的传动精度有很强的现实意义。一个优秀的同步限制方法要兼顾系统的时间和空间两个方面，因此同步限制方法的探讨要深化到速度和位置的双重同步口。已有的方法通常采纳差电流负反馈，通过对电流的均衡限制从而现多电机的同步联动限制。但由于电机参数的不一样性，电流一样并不肯定能使各电机的力矩、速度完全一样
12、，通常可以采纳一种“差速负反馈，同步联动的限制方案。在多电机同步限制中，各电机之间实时的数据通信是很重要的。为了满意这个要求，检测每个电机的速度和位置数据以及传送指令都须要大量困难的数据信号线。因此传统的通信技术可能因为接线困难、噪音以及数据线的维护而降低系统的牢靠性，增加成本。现场总线的出现解决了多电机限制之间的牢靠通讯问题。3)基本特点：相对于传统的单一电机实现单轴限制，双电机同轴驱动限制系统具有一系列的优势，因而具有特别重要的理论意义和广袤的应用前景。该驱动限制系统具有如下优势：(1)驱动总功率提高；(2)驱动系统成本有效降低；(3)系统的通用性和牢靠性提高；(4)驱动精确度提高；(5)
13、驱动系统中，电机占用体积小，节约空间。4)国内外探讨进展在国内外，很多科研人员对多电机联动限制系统的众多方面都有所探讨，如齿隙非线性、动力学分析、系统建模、电机同步，限制策略等，提出了很多有益的见解。随着对齿隙探讨的不断深化和非线性理论的快速发展，齿隙非线性的探讨对象变得更为困难，从齿隙在系统端部到齿隙在系统中间，到兼有摩擦、死区、饱和等其它非线性；建立在现代限制理论基础上的新方法不断出现，自适应限制理论、变结构限制理论、智能限制理论、非线性几何理论等成为探讨齿隙非线性的有力工具；限制方法也更为困难，逆模型方法、碰撞分析法、线性限制基础上的补偿方法以及分阶段限制法等使得对齿隙非线性的探讨更加符
14、合实际应用状况。徐杰等以双电机同步联动伺服系统为例，探讨了多电机同步联动系统的机械结构以及齿轮间的啮合关系，利用机理分析法，分析了齿轮啮合动力学以及多电动机联动的动力学原理，并建立了双电机同步联动伺服系统的无齿隙志向动力学模型和含齿隙双电机同步联动伺服系统的动力学模型。多电机驱动限制系统在工业生产中广泛存在，从驱动电机之间的连接关系来看一般可分为两类叫一类是各电机之间相互独立、电机之间不存在物理连接，采纳多电机同步驱动。另一类是各电机间存在柔性或刚性的物理连接，各电机的工作状态有相互影响，彼此之间存在着严峻的耦合作用。在双电机或多电机消退齿隙影响的理论探讨中，依据双电机消隙的基本原理，采纳了两
15、个电机施加偏置力矩的方案，在对施加偏置力矩的方案进行了探究，定性说明白齿隙大小与偏置力矩的关系（小。5）多电机驱动技术的应用状况伺服系统广泛应用于工业生产的各个领域，已经成为工业自动化的支撑技术之一。人们对伺服系统的性能要求也渐渐提高。提高伺服系统的精度和性能是有效提高数控机床、机器人、大型雷达等装备性能的重要途径之一【。一个优秀的伺服系统限制方法要兼顾系统的时间和空间两个方面，因此同步限制方法的探讨要深化到速度和位置的双重同步，它的胜利探讨就可以应用到军事、航空以及一般工业技术领域中，为须要统一动作功能的多台电机供应协调限制技术支持。双电机驱动系统是一种新奇牢靠的机电传动方式，正渐渐广泛应用
16、于高精度设备中双电机系统变更以往传统的单电机驱动模式，电机多采用对称方式布置在输出终端，通过合理限制两台电机的输出力矩达到牢靠消退传动间隙的目的，可以广泛应用于如机器人关节，高精度机床、雷达天线回转工作台等高精度系统上面B1.文献综述军事、航空以及一般工业技术领域中，比如雷达天线的自动瞄准跟踪限制、高射炮，战术导弹放射架的瞄准运动限制，坦克，军舰的炮塔运动限制等，其转台限制不仅有跟踪精度方面的要求，还有功率方面的要求。由于单电机的功率难以做大，有时需采纳双电机驱动甚至多电机驱动。双电机驱动不仅能够很好的解决系统的功率要求，还可以完全消退传动过程中齿隙的影响。用两台电机分担力矩，共同驱动同一个轴
17、的伺服系统。在这个系统中，两台电机速度和转角的精确同步是最关键的，可以采纳已被广泛应用的非耦合限制算法和传统的耦合限制算法【。当系统受到动态干扰时，电机同步与跟踪系统给定值之间不能协调时，改进的耦合限制算法强调两台电机的精确同步，而不是肯定地跟踪系统给定值。该伺服系统中，传统的通信技术可能因为接线困难、噪音以及数据线的维护而降低系统的牢靠性，增加成本。为了解决这个问题，采纳基于CAN总线通信的多电机同步限制系统模型“1.因为CAN总线的特点，使得系统接线简洁，易于修改和完善，并且可以达到系统对于实时性和稳定性的要求。CAN总线协议只包括物理层和数据链路层，而CANopen在其基础上规定了应用层
18、的协议，因此协议层就采纳CANoPen协议，而针对伺服驱动设备，所以选用的子协议就是DS-402协议即可。现代科技的发展，对大功率、大惯量、高精度的数字伺服系统的需求日益广泛。在此趋势下，大功率伺服电机调速系统着眼于转动惯量大的负载，采纳双电机同步驱动限制技术，可以很好地实现无极变频调速和限制|网。参考文献：要求：1、文献综述引用的文献数量，要求15篇以上，其中近5年的期刊论文不少于10篇，且至少1篇英文文献。2、参考文献的表示格式为：著作:序号作者.译者.书名M.出版地:出版社，出版时间.期刊，序号作者.译者.文章题目J.期刊名，年份，卷号(期数)：引用部分起止页.会争论文集：序号作者.译者
19、,文章名C1.文集名.出版地：出版者，出版时间：引用部分起止页.学位论文：1.序号作者.题名D.保存地点：保存单位，年份.文献综述1丁勇，张吉堂.基于CAN总线的伺服电机正反转同步限制J.机床与液压，2014,42(4)：95-97.2李连升.现代雷达伺服限制M.北京：国防工业出版社，1987.3徐杰，金海，鲁文其.基于CAN总线通信的双电机速度联动限制系统设计J.浙江理工高校学报,2015,33(2)：209-213.4李钢.基于CANOPen的多轴运动限制器设计D.西安工程高校，2012.5许万.基于实时以太网的多轴运动限制系统探讨D.武汉：华中科技高校，2009.6袁军.双电机同步联动伺
20、服限制系统探讨D.电子科技高校，2011.7黄磊.基于双电机驱动系统的间隙消退技术探讨D.武汉：华中科技高校，2007.8刘涛，王宗义，孔庆磊，等.基于CAN总线的多电机协调运动限制系统探讨J.机床与液压,2010,38(3)：75-77.9林志添.基于CANopen协议的步进电机闭环驱动系统的探讨D.华南理工高校，2013.10张捍东，徐龙，岑豫皖.CANopen协议及在ARM限制多电机驱动器系统中的应用与设计J.自动化与仪器仪表，2011(2)：40-43.11王玮，史伟民，鲁文其，等.基于CAN总线的多轴位置伺服联动系统设计与性能分析J.浙江理工高校学报，2015,33(1)：95-99
21、.121KangMJ,ParkJH,KimJHetal.AdisturbanceobserverdesignforbacklashcompensationJ.InternationalJournalofContro,AutomationandSystems,2011,9(4)：742-749.1131徐杰，金海，鲁文其.基于CAN总线通信的双电机速度联动限制系统设计J.浙江理工高校学报，2015,33(2)：209-213.14J刘艳.多电机同步限制系统限制策略探讨D.沈阳工业高校，2013.151程鹏飞.多电机组合电动舵机的探讨D.哈尔滨工业高校，2010.16孙怡.基于模糊PlD限制的多电
22、机同步限制系统的探讨D.上海：华东理工高校，2012.17戴钦来，马钧华.基于ARM和DSP的多轴伺服系统以太网通信J.轻工机械，2011,29(1):62-66.18J马成才.基于CAIpen协议的沟通伺服驱动器从站探讨D.南京航空航天高校，2012.研究内容要求:探讨内容部分，具体介绍毕业设计中的关键技术与有待解决的问题，须要具体叙述解决问题的困难以及作者打算采纳什么样的方法、途径、手段来解决该类问题。该部分内容般包括作者拟采纳的基本原理、结构框架、子结构的功能描述及实现手段，预料要面临的问题、相关协议、硬件及专用集成电路与技术、关键流程和步骤，可以配简洁的系统结构框图来说明解决问题的方法
23、。此处只是功能结构的具体而非具体描述，介绍清晰相关方法即可。这里的“问题”是指课题所涉及的难题或关键点，而不是诸如学习某软件等般的问题。本次毕业设计主要是以STM32F407为主控芯片,采纳CAN总线通讯方式，通过限制SoIoWhiSHe数字伺服驱动器完成双电机的同轴驱动，制作人机交互界面，实现PC机和限制系统的数据传输和显示。本课题重点探讨利用数字PID,实现双电机的双闭环限制，完成双电机的同轴驱动。一、系统结构框图依据系统的任务要求，初步确定的整个系统的总体框图如下图一所示：图:系统的总体框图具体描述：完成了一种基于CAN总线通信的双电机的同轴驱动限制系统，采纳CAN总线技术，可以削减系统
24、接线的困难性，从而增加系统的牢靠性。利用数字PID,通过对双电机进行双闭环限制，完成双电机的同轴驱动。二、探讨内容1 .STM32主控系统硬件设计研究内容依据限制系统的体系结构和功能模块要求确定硬件器件选型和具体实现方案，并进行相应硬件的电路设计，同时简要地对系统硬件各个模块的工作原理进行了阐述。内容包括主处理器模块、电源管理模块、实时显示模块和CAN通讯接口模块等电路的设计及测试。2 .双电机运动限制的常用算法探讨运动限制系统须要设计一特性能良好的速度环。由于实行了双电机驱动的方式，所以必需保证电机速度很好的同步，这不仅要求在系统匀速运转时达到同步，更重要的是必需在系统加/减速的动态过程中，
25、电机也能协调一样的运行。因此，有必要探讨同步联动的原理以及它对系统动态性能的影响。3 .CAN总线及针对伺服电机的402协议在进行限制系统的开发时，必需考虑各个总线的特点，结合产品的须要和技术发展的主流，选择适合自己产品的总线，所以基于以上缘由，在了解和考察了各个总线的特点并协作Sol。WhiSHe数字伺服驱动器，采纳了CAN总线及针对伺服电机的402协议作为限制器的限制网络。4 .双电机限制软件利用KeiI进行编程，完成主控与电机驱动的通讯，最终限制电机，进行同轴驱动。为了能够实时反应当前系统状态和便于后续测试，须要设计人机交互界面进行数据反馈，在测试时，可以并将数据实时反馈到上位机和显示界
26、面便于排查和调试。1、探讨支配可以参考任务书中的具体任务刚好间节点支配，须要具体清晰表述时间节点上的工作内容，如完成XX带宽滤波器设计、实现XX倍放大电路设计、完成XX算法的matlab模型，不能简洁抄写任务书中的进度支配。2、“探讨支配”不能简洁复制拷贝老师任务书中的内容，须要将探讨内容中的主要内容依据时间进度合理规划。3、“探讨支配”部分不要出现“撰写开题报告，撰写论文、打算答辩”等与课题探讨步骤不相关的内容。探讨支配写到第16周】第01-02周：系统总体结构与框架探讨。系统需求及功能设计，系统框架与结构设计，关键技术、问题及解决方案。第03-04周：熟识STM32F407软硬件基础学问及
27、设计需求分析。了解双电机同研究计轴驱动限制系统的组成，以及电气电路的总体设计。第0506周：限制系统硬件、限制电路设计和搭建。各类芯片、电子元器件的打算和电动机、电动机驱动等的选型，并且制作完成限制电路PCB。划第07-08周：双电机运动限制的常用算法与MAT1.AB仿真。通过熟识数字PID算法，并用MAT1.AB仿真，实现电机运动限制的稳定运行等。第09-10周：CAN总线及CANOPen高级协议的底层代码实现。熟识针对伺服电机的402协议，用C代码编程完成对电机的限制。第1142周：双电机限制代码编写、上位机和显示界面设计。利用Keil进行编程，完成主控与电机驱动的通讯，最终限制电机，进行
28、同轴驱动，并将数据实时反馈到上位机和显示界面。第13-14周：双电机限制系统整体调试与测试。基本实现双电机的同轴驱动，并视察运行效果。第15-16周：连续测试运行，对系统整体进一步优化。特色与创新特色与创新部分，结合该设计的内容，介绍不同于别人的算法、硬件电路、通信协议、软件结构等特色或创新点。除了从没出现过的算法、电路、软件，首次应用到本事域也可以构成创新与特色以STM32F407为主限制器，该主限制器以ARMCorteX-M4为内核，集成了新的DSP和FPU指令，能显著提升限制算法的执行速度和代码效率，满意了双电机同轴驱动限制系统对实时性、快速性的要求。通信方式采纳CAN总线来构成整个限制网络，并在此基础上应用了针对伺服电机的402协议，使整个限制系统更加高效、稳定和简洁。当伺服系统须要较大的驱动功率时，必需特制功率与之相匹配的驱动电机和伺服驱动器，所采纳的双电机同轴驱动不仅能够很好的解决系统的功率要求，还可以完全消退传动过程中齿隙的影响，提高了系统限制的精确度。指导老师意见指导老师签名：年月日教研室看法主任签名：年月日院部看法教学院长签名：年月日
