CN213149501U - 一种基于pid控制的伸缩机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械伸缩结构技术领域，尤其是指一种基于PID控制的伸缩机构，其包括基座和均装设在基座的驱动组件、旋转盘、伸缩活动件以及控制电路板，所述驱动组件包括电机和传动组件，电机与控制电路板电连接，所述电机驱使传动组件来带动所述旋转盘转动，所述伸缩活动件滑动设置于所述基座，所述旋转盘与所述伸缩活动件传动连接用以带动伸缩活动件往复移动；所述控制电路板上设置有PID控制系统，所述PID控制系统包括给定速度、比较器、PID控制器、PWM产生器以及速度传感部分。本实用新型结构新颖，通过比较器比较给定速度和实际速度，输出偏差值到PID控制器进行在线校正，实现速度的实时控制，稳定性好。

Description

一种基于PID控制的伸缩机构

技术领域

本实用新型涉及机械伸缩结构技术领域，尤其是指一种基于PID控制的伸缩机构。

背景技术

机械设计，根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。目前机械工作中的伸缩结构，结构复杂，使用不便，伸缩活动的速度稳定性差，难以在负载变化时保持转速的稳定来满足生产的需求。

发明内容

本实用新型针对现有技术的问题提供一种基于PID控制的伸缩机构，结构新颖，设计巧妙，通过比较器比较给定速度和实际速度，输出偏差值到PID控制器进行在线校正，实现速度的实时控制，稳定性好。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供的一种基于PID控制的伸缩机构，包括基座和均装设在基座的驱动组件、旋转盘、伸缩活动件以及控制电路板，所述驱动组件包括电机和传动组件，电机与控制电路板电连接，所述电机驱使传动组件来带动所述旋转盘转动，所述伸缩活动件滑动设置于所述基座，所述旋转盘与所述伸缩活动件传动连接用以带动伸缩活动件往复移动；所述控制电路板上设置有PID控制系统，所述PID控制系统包括给定速度、比较器、PID控制器、PWM产生器以及速度传感部分，所述给定速度的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述PID控制器的输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述PWM产生器的输入端连接，所述PWM产生器的输出端与所述电机的输入端连接，所述电机的输出端与所述速度传感部分的输入端连接，所述速度传感部分的输出端与所述比较器的输入端连接。

其中，所述旋转盘的一端向上延伸设置有偏心凸柱，所述伸缩活动件的后端设置有滑块，所述滑块滑动设置于所述基座上，所述滑块内设置有活动槽，所述偏心凸柱的外周活动套设有滑轮，所述滑轮位于所述活动槽内，滑轮与所述活动槽的内壁滑动抵接。

其中，所述传动组件包括传动轮和传动轴，所述传动轮固定套设在所述传动轴的外周，所述传动轴的顶端与所述旋转盘同轴连接，所述电机的输出端与所述传动轮驱动连接。

其中，所述基座设置有限位滑槽，所述滑块滑动设置于所述限位滑槽内，所述滑块的左、右两端均设置有半圆形凸点，所述半圆形凸点与所述限位滑槽的内壁滑动抵接。

其中，所述滑块上装设有防尘盖，所述防尘盖的前、后两侧均设置有若干扣片，所述滑块的前、后两侧均设置有若干扣块，所述扣片与所述扣块一一对应且配合扣接。

其中，所述基座设置有圆形凹槽，所述旋转盘为圆形且活动容置在所述圆形凹槽内。

其中，所述伸缩活动件的前端设置有若干装配孔，所述伸缩活动件的前端装设有安装座。

其中，所述基座的前端两侧均设置有导孔，所述导孔内滑动设置有导杆，所述导杆的前端突伸出所述导孔后与所述安装座连接。

其中，所述基座上装设有电源座，所述电源座内装设有电池，所述电池与所述控制电路板电连接；所述电源座的底部两侧均设置有安装柱，所述基座上设置有支撑所述电源座的支撑台，所述支撑台的两侧均设置有安装孔，所述安装柱插设在所述安装孔内；

所述电源座内设置有电池腔，所述电池容设在所述电池腔内，所述电源座的两侧均设置有固定所述电池的若干扣压弧形片。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构新颖，设计巧妙，工作时，所述电机驱使所述传动组件来带动旋转盘转动，通过旋转盘的转动来带动所述伸缩活动件传动连接以带动伸缩活动件在基座上做往复移动的动作；进一步的，所述控制电路板设置有PID控制系统，通过比较器比较给定速度和实际速度，输出偏差值到PID控制器进行在线校正，实现速度的实时控制，稳定性好。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于PID控制的伸缩机构的结构示意图。

图2为本实用新型的PID控制系统的原理框图。

图3为本实用新型的一种基于PID控制的伸缩机构的结构分解图。

图4为本实用新型隐藏安装座、导杆、电源座、控制电路板以及电池后的结构示意图。

图5为本实用新型隐藏安装座、导杆、电源座、控制电路板、防尘盖以及电池后的结构示意图。

图6为本实用新型隐藏安装座、导杆、电源座、控制电路板、防尘盖、伸缩活动件、滑块以及电池后的结构示意图。

图7为本实用新型的驱动组件、伸缩活动件、滑块以及防尘盖的结构示意图。

在图1至图7中的附图标记包括：

1、基座；2、驱动组件；3、旋转盘；4、伸缩活动件；5、控制电路板；6、比较器；7、PID控制器；8、偏心凸柱；9、滑块；10、活动槽；11、滑轮；12、电机；13、传动轮；14、传动轴；15、限位滑槽；16、半圆形凸点；17、防尘盖；18、扣片；19、扣块；20、圆形凹槽；21、装配孔；22、PWM产生器；23、安装座；24、导孔；25、导杆；26、电源座；27、电池；28、安装柱；29、支撑台；30、安装孔；31、电池腔；32、扣压弧形片；33、速度传感部分。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

一种基于PID控制的伸缩机构，如图1至图7所示，包括基座1和均装设在基座1的驱动组件2、旋转盘3、伸缩活动件4以及控制电路板5，所述驱动组件2包括电机12和传动组件，电机12与控制电路板5电连接，所述电机12驱使传动组件来带动所述旋转盘3转动，所述伸缩活动件4滑动设置于所述基座1，所述旋转盘3与所述伸缩活动件4传动连接用以带动伸缩活动件4往复移动；所述控制电路板5上设置有PID控制系统，所述PID控制系统包括给定速度、比较器6、PID控制器7、PWM产生器22以及速度传感部分33，所述给定速度的输出端与所述比较器6的输入端连接，所述比较器6的输出端与所述PID控制器7的输入端连接，所述PID控制器7的输出端与所述PWM产生器22的输入端连接，所述PWM产生器22的输出端与所述电机12的输入端连接，所述电机12的输出端与所述速度传感部分33的输入端连接，所述速度传感部分33的输出端与所述比较器6的输入端连接。具体地，本实用新型结构新颖，设计巧妙，工作时，所述电机12驱使所述传动组件来带动旋转盘3转动，通过旋转盘3的转动来带动所述伸缩活动件4传动连接以带动伸缩活动件4在基座1上做往复移动的动作；进一步的，所述控制电路板5设置有PID控制系统，通过比较器6比较给定速度和实际速度，输出偏差值到PID控制器7进行在线校正，实现速度的实时控制；其中，所述给定速度为预先设定的电机12的运转速度，提供给定速度与电机12运转的速度进行比较，控制电机12的速度，所述PWM产生器22用于根据PID控制器7输出的修正结果，调整输出电压的频率和幅值的波形，实现对电机12的速度控制；所述速度传感部分33用于检测电机12运转时的实际转速，速度传感部分33检测完电机12的运转速度后传送到比较器6，实现本实施例的实时控制。

其中，所述速度传感部分33可以为速度传感器；当然，本实施例的速度传感部分也可以使用为：速度反馈值读取是利用PWM产生器22工作状态在低电平，驱动控制关断，同时获取电机12失电后自转产生反向电动势变量作速度反馈。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述旋转盘3的一端向上延伸设置有偏心凸柱8，所述伸缩活动件4的后端设置有滑块9，所述滑块9滑动设置于所述基座1上，所述滑块9内设置有活动槽10，所述偏心凸柱8的外周活动套设有滑轮11，所述滑轮11位于所述活动槽10内，滑轮11与所述活动槽10的内壁滑动抵接。具体地，所述驱动组件2启动，带动所述旋转盘3转动，所述旋转盘3通过偏心凸柱8和滑轮11的活动配合，在滑轮11与活动槽10的内壁滑动抵接下，可以带动滑块9随着旋转盘3的转动而可以在基座1上往复滑动，进而带动所述伸缩活动件4做伸缩动作；优选地，所述活动槽10为腰型槽。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述传动组件包括传动轮13和传动轴14，所述传动轮13固定套设在所述传动轴14的外周，所述传动轴14的顶端与所述旋转盘3同轴连接，所述电机12的输出端与所述传动轮驱动连接。具体地，所述电机12启动，带动所述传动轮13转动，继而带动传动轴14转动，传动轴14与旋转盘3同轴连接，进而带动旋转盘3转动，结构简单，使用方便。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述基座1设置有限位滑槽15，所述滑块9滑动设置于所述限位滑槽15内，所述滑块9的左、右两端均设置有半圆形凸点16，所述半圆形凸点16与所述限位滑槽15的内壁滑动抵接。具体地，利用半圆形凸点16，可以减少滑块9的两端与限位滑槽15之间的接触面积，进而减少摩擦，提高滑动的流畅性。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述滑块9上装设有防尘盖17，所述防尘盖17的前、后两侧均设置有若干扣片18，所述滑块9的前、后两侧均设置有若干扣块19，所述扣片18与所述扣块19一一对应且配合扣接。具体地，上述设置方便防尘盖17的安装，起到防尘效果，结构简单，设计巧妙。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述基座1设置有圆形凹槽20，所述旋转盘3为圆形且活动容置在所述圆形凹槽20内。具体地，上述设置可以限定旋转盘3在圆形凹槽20内转动，结构可靠。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述伸缩活动件4的前端设置有若干装配孔21，所述伸缩活动件4的前端装设有安装座23。具体地，所述装配孔21可以与外界螺丝配合将安装座23固定，便于通过伸缩活动件4带动安装座23活动，所述安装座23可以安装外界需要做伸缩活动的产品。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述基座1的前端两侧均设置有导孔24，所述导孔24内滑动设置有导杆25，所述导杆25的前端突伸出所述导孔24后与所述安装座23连接。具体地，所述导杆25与导孔24的配合起到导向滑动的效果，保证安装座23和伸缩活动件4在活动时的精确性，避免活动方向偏移，结构可靠。

本实施例所述的一种基于PID控制的伸缩机构，所述基座1上装设有电源座26，所述电源座26内装设有电池27；所述电源座26的底部两侧均设置有安装柱28，所述基座1上设置有支撑所述电源座26的支撑台29，所述支撑台29的两侧均设置有安装孔30，所述安装柱28插设在所述安装孔30内；具体地，通过安装柱28插入安装孔30内将电源座26装设在基座1上，所述电源座26内设置有电池腔31，所述电池27容设在所述电池腔31内，所述电源座26的两侧均设置有固定所述电池27的若干扣压弧形片32，通过扣压弧形片32压住电池27，防止电池27松动，结构可靠，所述电池27与控制电路板电连接。

其中，所述比较器6、PID控制器7和所述PWM产生器22集成在同一芯片上，该芯片型号为MM32F031C8T6；所述电机12的型号为JL-3537Z390-25-08325。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：包括基座和均装设在基座的驱动组件、旋转盘、伸缩活动件以及控制电路板，所述驱动组件包括电机和传动组件，电机与控制电路板电连接，所述电机驱使传动组件来带动所述旋转盘转动，所述伸缩活动件滑动设置于所述基座，所述旋转盘与所述伸缩活动件传动连接用以带动伸缩活动件往复移动；所述控制电路板上设置有PID控制系统，所述PID控制系统包括给定速度、比较器、PID控制器、PWM产生器以及速度传感部分，所述给定速度的输出端与所述比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与所述PID控制器的输入端连接，所述PID控制器的输出端与所述PWM产生器的输入端连接，所述PWM产生器的输出端与所述电机的输入端连接，所述电机的输出端与所述速度传感部分的输入端连接，所述速度传感部分的输出端与所述比较器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述旋转盘的一端向上延伸设置有偏心凸柱，所述伸缩活动件的后端设置有滑块，所述滑块滑动设置于所述基座上，所述滑块内设置有活动槽，所述偏心凸柱的外周活动套设有滑轮，所述滑轮位于所述活动槽内，滑轮与所述活动槽的内壁滑动抵接。

3.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述传动组件包括传动轮和传动轴，所述传动轮固定套设在所述传动轴的外周，所述传动轴的顶端与所述旋转盘同轴连接，所述电机的输出端与所述传动轮驱动连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述基座设置有限位滑槽，所述滑块滑动设置于所述限位滑槽内，所述滑块的左、右两端均设置有半圆形凸点，所述半圆形凸点与所述限位滑槽的内壁滑动抵接。

5.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述滑块上装设有防尘盖，所述防尘盖的前、后两侧均设置有若干扣片，所述滑块的前、后两侧均设置有若干扣块，所述扣片与所述扣块一一对应且配合扣接。

6.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述基座设置有圆形凹槽，所述旋转盘为圆形且活动容置在所述圆形凹槽内。

7.根据权利要求2所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述伸缩活动件的前端设置有若干装配孔，所述伸缩活动件的前端装设有安装座。

8.根据权利要求7所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述基座的前端两侧均设置有导孔，所述导孔内滑动设置有导杆，所述导杆的前端突伸出所述导孔后与所述安装座连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于PID控制的伸缩机构，其特征在于：所述基座上装设有电源座，所述电源座内装设有电池，所述电池与所述控制电路板电连接；所述电源座的底部两侧均设置有安装柱，所述基座上设置有支撑所述电源座的支撑台，所述支撑台的两侧均设置有安装孔，所述安装柱插设在所述安装孔内；

所述电源座内设置有电池腔，所述电池容设在所述电池腔内，所述电源座的两侧均设置有固定所述电池的若干扣压弧形片。

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