控制系统仿真
控制系统仿真范文第1篇
关键词：汽轮机控制系统；建模方法；仿真技术
中国分类号：TP273
汽轮机控制系统从直接控制系统到间接调节系统，由模拟式电液控制系统发展到数字式电液控制系统，再到集散控制系统以及现场总线控制系统，技术发展越来越成熟的同时，控制系统也越来越受到人们的重视。仿真技术的飞速发展及计算机控制技术的广泛应用，极大地促进了汽轮机控制系统的仿真研究。本文将对汽轮机控制系统仿真的意义、发展历程、方法等方面进行探讨。
1 汽轮机控制系统仿真的意义
首先，可以确保研究人员和机组运行的安全。研究人员只有在仿真平台上对控制方案进行研究，才能避免危险性，同时也保证了设备的正常运行。其次，为研究更好的控制方案提供了平台。通过建立数学模型，对不同的控制算法的进行仿真研究，找出合适的算法和先进的控制策略，优化控制系统的设计，改善系统控制性能。最后，为控制参数的优化整定提供了条件。通过利用控制系统仿真参数的监测，寻找系统最优控制参数，提高系统的调节品质。
2 汽轮机控制系统仿真发展
汽轮机控制系统是汽轮机重要的组成部分。根据我国汽轮机控制系统的发展历程以及对其系统建模与仿真研究出现的先后，可以分为以下几个阶段：
（1）物理仿真，即采用物理模拟的方法模拟汽轮机发电机组和调节装置。但是采用物理仿真的方法来模拟中间再热汽轮机，模拟部件做得都非常繁复，对于模拟汽轮机发电机组并网运用以及改变参数都比较困难[1]。
（2）模拟计算机仿真。20世纪60年代，随着计算机的问世，利用电子模拟计算机来研究和解决汽轮机自动调节系统中存在的问题，成为一种趋势。文献[1]针对上海汽轮机厂生产的AK-25型汽轮机负荷扰动、哈尔滨汽轮机厂20万瓦汽轮机调节系统参数整定以及动态模拟试验等问题，采用电子模拟计算机基本解决了上述问题，并取得了良好的效果。
（3）数模混合仿真。在计算机技术水平还比较低下时，为了尽量缩短机组的启动调整时间，快速投入运行，世界各国汽轮机制造业都建立了试验基地，对汽轮机调节系统动态模拟试验进行研究。文献[2]概述了试验基地的主要内容，其中通过数模混合仿真计算求得调节系统的动态特性，虽不能完全反映调节系统的实际情况，但也有助于调节系统的现场调整。
（4）数字计算机仿真。20世纪80年代，随着计算机技术不断发展，汽轮机数字电液控制系统成为了电厂使用的主流，而仿真技术的发展也逐渐趋于成熟。我国第一台火电站全仿真机于1982年从美国引进。同年，我国自主研发的大型火电机组仿真系统也成功问世。文献[3]介绍了基于STAR-90仿真系统对300MW数字式电液调节进行仿真研究。结果表明利用STAR-90仿真建模技术，可以很方便地实现系统的建模、仿真、修改及调试工作。数字计算机仿真具有划时代的的意义，它使得汽轮机控制系统的研究呈现多元化、多样化。
3 汽轮机控制系统仿真方法
汽轮机控制系统仿真的基本任务是建立模型，编制仿真程序，进行模型的调试和控制参数的整定。汽轮机控制系统建模与仿真方法主要有：
3.1 机理分析法
汽轮机控制系统最常用的数学建模方法是机理分析方法。采用机理建模必须要对实际系统进行深入地分析，提取本质因素，忽略不确定影响因素，并在一定假设或简化条件下得出的，所以机理分析模型的精度不是很高。但是其定性结论却比较合理，对于太过复杂的系统采用机理建模就很难奏效。因此，机理分析方法应用于中小型的汽轮机控制系统的模型建立。
3.2 系统辨识法
系统辨识法常应用于大型复杂的汽轮机非线性控制系统，用来验证近似得到的控制系统数学模型的参数。机理分析法确定模型的结构形式，系统辨识法确定模型中的参数值，两者结合适用于机理明确而参数未知的系统。近年来，基于智能技术如遗传算法、神经网络等的建模仿真方法发展十分迅速，并在具有不确定性、非线性等特性的系统建模方面，得到了广泛应用。其中遗传算法常应用于汽轮机非线性调节系统参数辨识的研究或汽轮机PID调节器参数的优化整定。文献[4]介绍了遗传算法应用于参数辨识的基本思想，对汽轮机非线性调节系统的进行参数辨识。结果表明采用遗传算法可准确地辨识系统中死区、限幅等非线性发生部位和参数，辨识结果准确可靠。
3.3 图形化建模
对于控制系统仿真使用图形化建模，其实是提供一个自动建模平台。例如MATLAB、LabVIEW、BLINK等仿真支撑软件里都封装有很多的功能模块。在进行系统建模时，只要把封装的模块找出，采用模块搭接的方式实现系统建模，这样使建模人员集中精力于控制回路组态、控制参数优化、仿真系统调试等基本内容，而省去编程的烦恼[5]。文献[6-8]分别是基于MATLAB、LabVIEW、BLINK软件对汽轮机控制系统进行的建模仿真。仿真表明：仿真支撑软件对高效建立控制系统的仿真模型具有良好的效果。
4 展望
随着集散控制系统的普及，基于Web分布交互式仿真成为研究热点。分布交互仿真的分布性和交互性特点可使处在不同地理位置的各个部门利用网络连接起来，实现资源共享，达到节省人力、物力、财力的目的。同时，虚拟仿真技术将成为仿真技术发展的一个趋势。虚拟仿真技术是仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。在测控领域中，采用先进高等控制策略在汽轮机控制系统中尝试，而这样的尝试在实际的汽轮机上是无法进行的，只有在汽轮机控制系统的虚拟现实仿真环境中进行反复试验，通过对不同控制算法的仿真与比较，选择最优控制，大大节约了时间和经费，避免了危险性。
5 结束语
随着我国电力工业的迅速发展和我国多年来从事的控制系统研究，汽轮机控制系统日益引起电厂的认识和重视。通过对汽轮机控制系统建模与仿真技术及应用情况的了解和认识，提出控制系统仿真技术的发展方向：基于Web分布交互式仿真成为当下的研究热点。在不久的将来，虚拟仿真技术将会成在汽轮机控制系统仿真中发挥重要的作用。
参考文献：
[1]上海汽轮机研究所.电子模拟计算机在汽轮机调节系统中的应用[J].电子技术应用，1976（03）：12-21.
[2]杨焕义.模拟技术在汽轮机控制中的应用[J].中国电机工程学报，1988（07）：14-15.
[3]段新会.3OOMW机组数字式电液调节（DEH）仿真系统的研究[D].华北电力学院，1995（06）：8-11.
[4]戴义平，刘炯，刘朝.基于遗传算法的汽轮机非线性调节系统的参数辨识研究[J].动力工程，2003（02）：2215-2218.
[5]吕崇德，任挺进，姜学智.大型火电机组系统仿真与建模[M].北京：清华大学出版社，2002.
[6]孙玉芬，王再英.汽轮机DEH系统建模及仿真研究[J].计算机仿真，2013（09）：126-127.
[7]王浩.基于LabVIEW的汽轮机仿真控制系统简介[J].南钢科技与管理，2008（04）：30-32.
[8]降爱琴，张学军，赫秀芳.基于BLINK的DEH控制系统仿真[J].微计算机应用，2007（06）：640-643.
作者简介：韩芹（1982-），女，湖南永州人，实验教师，助教，硕士，研究方向：计算机智能控制。
控制系统仿真范文第2篇
线性最优控制理论线性最优励磁控制器仿真
0引言
在线性最优控制理论中应用同步发电机励磁控制的设计已引起了广泛重视，它突破了古典控制理论单输入、单输出控制的局限，实现了全状态量反馈的最优励磁控制。线性最优励磁控制器( LOEC)可以使远距离输电系统的静稳定极限大为提高，同时改善了系统遭受小扰动时的阻尼特性。
1线性最优控制理论基础
1.1线性最优控制原理
线性最优控制理论是现代控制理论中一个发展比较完善、应用较为广泛的重要分支，其研究的中心问题是选择最优控制规律，以使得控制系统在特定指标条件下的性能为最优。
2线性最优励磁控制系统的数学模型
比较精确的同步发电机的数学模型是七阶帕克(Park)模型，其中定子绕组二阶、阻尼绕组二阶、转子运动方程二阶、转子绕组一阶。由于定子绕组和转子绕组的时间常数相对转子绕组的减小，其动态过程衰减速度较快，在适时控制中可以忽略。为了容易实现并满足实时控制的要求，建立线性最优励磁控制系统的数学模型时通常进行如下简化：
(1)忽略同步发电机的次暂态过程；
(2)忽略同步发电机定子回路及输电线路的电阻；
(3)不计转速变化对电磁过程的影响，近似用恒定阻尼系数D来反映机械阻尼转矩的影响。简化后，同步发电机可用三阶状态方程来描述。如果采用励磁机则需要再增加一阶方程，对于快速励磁系统，则采用三阶发电机状态方程即可。下面，将以单机无穷大系统为例设计其全状态量反馈的最优控制器。
3线性最优励磁控制器的设计及仿真结果分析
A和B是由网络参数和运行点所确定的系数矩阵。实际程序中选择教材175页例题所用数据进行仿真，仿真运行结果是：系统是稳定的，且是完全可控、完全可观的。
仿真所得曲线如下：
从仿真结果可以看出,对于一般的扰动,最优励磁控制具备了良好的电压性能,并且表现了良好的动态特性。同时值得指出的是,线性最优励磁控制具有全状态量反馈,能够保证系统在过渡过程中各状态量对其稳态值的误差平方的积分最小,所以对系统内的参数摄动不敏感,其控制效果不受振荡频率的影响。
参考文献：
[1]卢强,王仲鸿,韩英铎.输电系统最优控制[M].北京:科学出版社, 1987.
控制系统仿真范文第3篇
【关键词】控制系统仿真 教学改革 教学质量
【基金项目】重庆理工大学博士科研启动基金（0107130955），重庆理工大学自动化专业建设提升计划项目。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）08-0238-02
控制系统仿真是自动化专业的一门实践性很强专业选修课，该课程是利用MATLAB（含SIMULINK，下面统一称为MATLAB）软件实现对控制系统的分析与设计，促进学生理解控制理论和方法、提高学生的动手能力[1]。本文针对教学中存在的问题，提出了教学改革措施，充分调动学生的积极性，达到提高教学质量的目的。
一、教学中存在的问题
本课程是利用MATLAB软件讲解自动控制原理等选修课程中的控制原理与方法的仿真实现，让学生掌握计算机辅助分析与设计手段，提高综合分析与及解决问题的工程能力。经过我们的分析，现行教学中主要存在如下三个方面的问题[2]。
1.教学模式对教学效果的影响
从上面阐述可知，该课程直接任务调用MATLAB软件对控制系统建模、仿真和结果分析。该过程的关键是“练”而不是“听”，而当前教学过程在受教学管理、传统教学模式和教学条件的影响和限制，主要采用在教室的讲授型教学方式，这与通常的理论课程并无区别，让“练”受到了很大的限制。
2.教学内容对教学效果的影响
该课程中的控制原理和算法等理论内容都在其他控制原理课程中教授的，且某些学校还单独开设有MATLAB课程，这让学生有“重温知识”的感觉，但又有内容很飘、找不到根基的感觉。这让学生在心理上和态度上产生了懈怠的情绪，给教学效果造成消极的影响。
3.课程属性对教学效果的影响
我们调查了多所高校的人才培养方案，本课程通常设定为专业选修课。当前的教学中，多数同学已经形成选修课没有必修课重要，选修课比较容易通过等心理景象，甚至有些同学认为选修课是凑学分的。这使得除真正感兴趣的同学外，多数同学存在一种混学分的心态。
综上分析，我们将针对如上三个方面对控制系统仿真课程进行教学改革，以调动学生的学习积极性，提高教学质量。
二、控制系统仿真教学改革措施
1.教学模式多样性
本课程的教学内容既有控制原理和算法的理论部分，也有软件实现部分。为了避免上机实践滞后课堂理论讲解，将授课地点安排在机房，学生随老师边讲解边上机练习，同时教师也能通过计算机的现场演练，让课堂内容生动起来。如果对仿真时间长或者涉及步骤多的仿真实例，可以通过提前准备好动画、视频等方式给学生演示，这种方式更为直观、生动和及时，便于学生理解课程知识[3]。
2.加重实践教学
在教学过程中，分阶段的布置一些具有实际工程背景的建模、求解、分析与综合等不同类型的题目，引导学生进行系统分析、编程调试、结果分析等综合训练，加深学生对控制系统各影响因素的理解和提高动手操作能力，从中让学生独立、规范、科学地完成设计。
同时将学生以2 ～ 3 人为一组，一组完成一个题目，这样可以抑制学生的依赖思想，减少相互抄袭的现象，逐步提高学生独立发现问题、提出问题、分析问题、解决问题和查阅资料的能力，最终使学生学会应用MATLAB软件分析实际的工程问题[4]。
3.优化考核与评价方式
为了让学生更好地理解控制原理和算法、掌握MATLAB软件的语法和操作，我们提出“课程设计+面试”的考核方式。教师可根据学校的条件、行业背景、学生质量等因素设置几个大题目或者让学生自己选定一些实际控制系统，重点考察学生利用MATLAB实现对控制系统的多种表达、表达的快速转换、系统各指标分析或设定性能指标进行系统的综合设计。学生需要对其设计思想、原理分析、MATLAB语言实现等进行口头答辩，这样才能真正的检验学生对知识的掌握程度。
最终综合题目的难易程度、完成情况、答辩情况和平时的出勤、作业情况，得出总成绩。这种考核方式比考试更加灵活，也更准确的反映出学生的真实水平，对学生的学习积极性、学习主动性有极大的促进作用，也能形成良好的学习风气、改善学习成绩[5]。
三、结束语
控制系统仿真是自动化专业的一门非常重要的专业选修课，为了激发学生的学习兴趣，提高学生的专业能力，达到学以致用的目的，克服以往学生动手能力差、实践经验缺乏等问题。我们针对当前教学中出现的问题，从教学模式、实践教学和课程考核三个方面提出了教学改革，让学生能够更好地学习、掌握和应用控制系统仿真知识。
参考文献：
[1]王力.“控制系统仿真技术”教学研究[J].中国电力教育，2013， 28： 88-89.
[2]施彦，翁贻方，韩力群.《控制系统计算机仿真》课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2008， 112： 74-75.
[3]张新丰，陈慧，李琪.“控制系统仿真与设计” 课程建设[J]. 电气电子教学学报，2013，35（6）： 10-12.
控制系统仿真范文第4篇
关键词：电子稳定系统；四自由度模型；横摆角速度；质心侧偏角
在车辆中增加车身稳定控制系统，可提升行车的安全稳定性。ESP系统能防止汽车操纵失控，主要是根据路面状态以及汽车运动的状态来进行判断，从而控制车辆的行驶安全。ESP系统目的是保持车辆稳定，一旦发生紧急情况，能有效确保车辆的安全。为验证ESP技术作为车辆的某个特征变化效率，在需要测试的车辆上，安装ESP系统。一般是在汽车负载条件不同的情况下，使安装了电子稳定控制系统的智能汽车模型在稳定的范围内变化，并能够根据控制器增益及汽车模型的变化而变化。本文主要讨论宽度裂分的中心和重力高度两个方面，同时比较安装了ESP和没有安装ESP的车辆在安全行驶方面的效果。
1汽车仿真
在MATLAB仿真下[1-3],主要利用平摇动力和滚动动力进行4自由度模型进行仿真。纵摇动力能够忽略不计的原因是纵向加速度比较小。1.1汽车ESP系统的结构。为得到ESP控制系统，需要具备牵引力控制、电子制动力分配、电子制动防抱死制动系统以及有效控制车身稳定的系统和设备。电子控制单元ECU、传感器和执行器是具有ESP系统的汽车必须具备的组成部分。电机、回程泵、储能器、进出口阀、隔离阀和后启动阀是液压调节器总成的主要组成部分。ESP系统结构图[4]如图1所示。ECU的执行者为液压调节器，控制车身稳定的策略由ECU下达，各方面的性能也是由ECU调节的，在达到最迅速的制动情况下，保证安全。液压控制单元的4个通道彼此独立，一个通道发生故障，并不会影响制动效果。ECU需要动作时，液压调节器总成在调节液压力的推动下来控制每个车轮的车速，协调完成车身稳定。1.2汽车ESP系统的工作原理。ABS、ESD和TCS等所具有的功能，汽车车身稳定控制系统都有，为提升车身的稳定性能，还添加了各种传感器，能够自动维持稳定和平衡，因此在ESP系统控制下的，汽车行驶安全得到提高，而相应的交通事故发生概率变小[5]。在ESP系统控制下，车辆的实时状态能够被准确地监测，ECU通过接收横向偏摆率传感器、方向盘转角传感器和前后轮速度传感器采集的信号，并分析这些信号，比较与预先存储的参考信号之间的差别，通过对不同环境下车身的偏离情况进行判断，将调整好的策略传递给液压调节器。要实现对车轮的控制，还需要液压调节器调节液压力，为保证车身不侧翻而使车辆立即停止。在比较紧急的情况下，为降低人为失误，装置了ESP系统的汽车能够自动反应。ESP系统具有实时监控和具有主动干预的功能，通过判断当前汽车的实时状态，一旦汽车出现危险，系统会及时做出制动策略，使得汽车安全停止。ESP系统主要通过控制汽车的制动力和驱动力，调节车身的平衡，维持稳定。具有事先提醒的功能：面对行车过程中的突发危险，若不是特别紧急，ESP系统能够事先发出警报，提醒车主。车主在收到警报信息后，立刻减速，调整汽车的稳定性，预防事故的发生。1.3在ADAMS/Car中建立汽车整车模型。利用ADAMS/Car模块[6-7]建立国产型商用车的整车模型，其中每一个子系统模型都需要建立。车架和车轮之间所出现的传力连接装置就是悬挂系统，主要是通过传递两者之间的力，使得因路面不平给车身带来的冲击力得到缓解。想要保持或改变汽车行驶方向的装置，就需要转向系统根据驾驶员的想法来控制汽车如何行驶。制动系统是能够对汽车进行一定程度的强制制动的装置，通过路面对车轮施加一定的力，可以使行驶的车辆有效地进行减速或停车，也可以使静止的车辆平衡地停在不同路面状况下。通过发动机对外输出动力，它作为汽车的能量转换机构。1.4汽车ESP控制系统分析。根据汽车数学模型能够得到理想值，而汽车中的传感器能收集到实际行驶值，通过比较，ESP系统能够判断出汽车的行驶状态，一旦出现不稳定的状况，能及时控制汽车行驶轨迹。横摆角速度和质心侧偏角的实际值与理想值之间，会因为侧向力的实际值与理想值出现偏差而存在偏差，如果偏差值在允许范围内，汽车行驶可近似看作为稳定的；一旦超过允许范围，应及时采取措施，以控制汽车的行驶。汽车是否处于理想轨迹，ESP系统是通过横摆角速度参数来进行判断的，而汽车行驶状态是否处于稳定，ESP系统是通过质心侧偏角参数来进行判断的。汽车行驶过程中可能会出现转向不足或转向过度的情况。如果汽车转向不足，通过ESP系统来下达控制命令，在弯道内侧，对后轮施加瞬时制动力的目的是为了降低汽车车轮的侧向力，并使得纵向制动力增大，根据横摆力矩方向的一致性使汽车从转向不足到转向中性进行变化，从而使汽车稳定行驶。如果汽车过度转向，通过ESP系统来下达控制命令，在弯道外侧，对车轮施加瞬时制动力的目的是使行驶速度及车轮的侧向力降低，通过反向的横摆力矩来使汽车稳定行驶。1.5ESP仿真模块的建立。作为4自由度的系统，通过4个独立变量来确定系统状态。其中横摆角速度和质心侧偏角是汽车车辆稳定性的最重要的参数，故作为变量。汽车的理想横摆角速度和理想质心侧偏角，是根据汽车4自由度数学模型的运动方程来进行计算。在ADAMS/Car模块中，建立车辆的整车模型，车辆整车模型如图2所示。根据整车模型得到实际的横摆角速度和质心侧偏角。控制系统的输入是通过对实际值和理想值作比较而得到的偏差值。如果以前轮转角作为输入，则可认为汽车的车厢只作平行于地面的平面运动，认为侧向力与其相应的侧偏角成线性关系，对汽车的运动方程进行拉普拉斯变换，建立车辆的数学模型。ESP仿真模块的建立主要分为以下五个步骤：1）将建立的国产商用车子系统模型和整车模型导入到ADAMS环境中，并加载ADAMS/Controls模块。2）确定输入变量和输出变量。3）导出整车模型。ADAMS/Controls保存输入信息和输出信息在carmodel.m文件中，生成在carmodel.cmd命令文件和carmodel.adm数据文件。4）将文件导入到MATLAB指定的工作目录下，在MATLAB软件中调取ADAMS/Car子系统模型文件。在命令窗口下输入carmodel文件名，MATLAB会自动读取ADAMS所设置的输入与输出变量。在MATLAB软件系统中会显示ADAMS软件所定义的所有输入变量和输出变量。5）建立控制系统模型。仿真控制系统模型如图3所示。设置好仿真参数之后，在MATLAB中调用仿真控制系统模型，并联合adams_sys控制模块对该型商用车整体模型进行仿真。
2结论
ESP系统在汽车行驶稳定性上具有至关重要的作用，带有ESP系统的汽车，特别是在人为失误情况下，出现转向过度或转向不足时，更能有效体现它的价值，能降低汽车甩尾或侧滑的概率，从而使汽车的行驶安全及行驶的稳定得到充分的保证。通过虚拟仿真，没有ESP系统控制的汽车，一旦出现汽车行驶不稳定情况时，难以及时得到改善；而含有ESP系统控制的汽车能够近似认为在理想轨迹下行驶，保证汽车行驶稳定的同时保证安全。
参考文献：
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控制系统仿真范文第5篇
关键字：三轴转台；PID算法；STM32；姿态控制；捷联惯导系统；
近些年来，随着现代战争的日益发展，无人机也因其无人驾驶的独特性能得到各国的重视与关注。飞行仿真转台能够真实地模拟出无人飞行器的动力学特性，在实验室中就能对飞行器的飞行姿态进行仿真，是检测无人飞控系统性能以及进行半物理仿真实验的重要装置。三轴转台的控制精度直接影响了仿真或调试、检测的结果，因此，三轴转台的控制系统设计往往决定了转台的质量。本文结合实际设计了一种可实时测量平台上传感器数据的飞行仿真转台控制系统。
1系统结构及总体方案设计
本三轴转台控制系统由惯性传感器模块、STM32微控制电路、OLED显示模块、按键输入模块、步进电机驱动模块、RS 232串口通信模块、编码器数据采集模块等部分组成。系统整体结构框图如图1所示。惯性传感器系统采集到原始信号，通过I2C总线发送给STM32微控制器，STM32控制器运用捷联惯导算法处理惯性传感器获得的数据，解算出转台的实时姿态。在LCD液晶显示屏上实时显示姿态参数，另外使用MAX3232将TTL电平转换成RS232电平，再与PC机的COM口连接，并将姿态数据打包成固定格式的串口数据包，通过串口发送给上位机软件，在PC端上位机软件实时动态显示姿态参数和波形曲线。在上位机软件上可以控制三轴平台的状态，模拟无人机的俯仰、翻滚、航向三轴方向上的姿态控制，控制信息通过COM口发送给STM32控制器，编码器模块采集三轴平台的转动数据经过PID算法处理后反馈给驱动电路控制步进电机转动，提高了三轴转台的转动精度。三轴平台与控制系统之间的数据采用光电隔离，防止电机干扰和损坏控制系统。
2硬件设计
2.1步进电机驱动部分
步进电机驱动部分电路原理如图2所示。步进电机的控制信号主要是CLK，CW，ENABLE，分别控制步进电机的速度和转角、电机的正反向转动以及电机的使能，3个信号均须用光耦隔离电路隔离后与控制台连接。光耦的主要作用是防止电机干扰和损坏微控制器接口电路，其次光耦还起到对控制信号进行整形的作用。对于CLK与CW信号，要选择高速光耦，以保证信号经过光耦后不会发生滞后或者畸变而影响电机驱动的性能。CLK与CW信号采用6N137高速光耦隔离，而ENABLE信号采用TLP521普通光耦隔离。
驱动电路电源采用12V开关电源供电，VMB和VMA是步进电机驱动电源引脚，为达到稳压的目的，VMB和VMA应当接入瓷片去耦电容和电解电容。OUTAP，OUTAM，OUTBP，OUTBM引脚为步进电机两相输出接口。NFA，NFB为电机两相最大驱动电流定义引脚，由于实际步进电机每相的最大驱动电流为2.5A，则取串联电阻为0.2Ω，PGNDA，PGNDB和SGND根据定义分别接电机两相驱动引脚地和逻辑电源地。
逻辑控制电路的电源为5V，VDD为逻辑电源输入引脚，应当接入去耦电容和旁路电容来减小干扰噪声的影响。RESET为芯片复位脚，低电平有效。步进电机在低频工作时，存在振动大、噪声大的缺点，细分驱动的细分功能可以解决这些问题，M1，M2是TB6560的细分设置引脚，外接拨码开关可以设置不同的细分值，譬如整步、半步、1/8细分、1/16细分等。步进电机由于自身状况、电源状况和脉冲频率等其他因素的影响，可能会产生高频噪声，通过电流衰减模式的设置可减小这种噪声，DCY1和DCY2为电源衰减模式定义引脚，外接拨码开关以进行模式设置。
2.2基于STM32的接口电路设计
基于Cortex M3内核的STM32F103ZET6是意法半导体生产的高性能嵌入式微处理芯片，该芯片内核最高可达72MHz工作频率，有512K的闪存程序存储器和64K字节的SRAM，有多达80个标准IO口，有3个12位模数转换器，11个定时器，同时有13个通信接口，其中有2个I2C接口、5个串行接口、3个SPI接口，并支持USB2.0，SDIO和CAN总线接口，是一款专门为满足高性能、低功耗、实时应用系统而设计的嵌入式微处理器，并且该芯片能很好地满足本控制系统的控制、处理、数据采集、传输、显示等功能。基于以上优点，本控制系统采用STM32F103ZET6作为微控制系统的核心处理器，STM32微处理器接口电路如图3所示。
2.2.1捷联惯导模块
捷联惯导模块使用的是MPU6050，其为一款集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计的六轴运动传感器，含有可扩展的数字运动处理器DMP，可通过I2C接口与其他数字传感器连接。传感器内部集成16位AD，测量到的三轴角速率和三轴加速度模拟量信号经过AD转换为数字量信号，将数字信号存储到传感器的寄存器中，STM32通过I2C总线接收到角速率和加速度数字信号。应用捷联惯导算法将陀螺仪测量的载体角速度解算成姿态矩阵，从中提取载体的姿态信息，并用姿态矩阵把加速度计的输出从载体坐标系变换到导航坐标系，进行导航解算。微控制将解算得到的姿态信息打包成固定格式的串口数据发送给上位机软件，并在上位机上实时显示。
