运动控制 · 从零到实战

📘 30章完整目录 K12 风格
01 运动控制概述
  • 什么是运动控制
  • 系统组成
  • 应用领域
  • 学习路线图
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02 硬件基础
  • MCU选型(STM32/ESP32)
  • 电机驱动器(A4988/DRV8825/TB6600)
  • 电源与布线
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03 开发环境搭建
  • Keil MDK / Arduino IDE
  • 示波器/逻辑分析仪
  • 固件烧录与验证
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04 GPIO与PWM基础
  • GPIO模式配置
  • PWM原理/频率/占空比
  • 呼吸灯实验
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05 编码器原理与读取
  • 增量式/绝对式
  • 正交解码QEI
  • STM32编码器模式
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06 直流电机开环控制
  • H桥驱动原理
  • L298N/L9110S
  • PWM+方向调速
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07 PID控制理论入门
  • 比例/积分/微分
  • 位置式与增量式
  • 参数整定口诀
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08 直流电机闭环控制
  • 编码器测速(M/T法)
  • 速度环PID
  • 位置环PID
  • 上位机波形
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09 步进电机基础
  • 工作原理(两相/四相)
  • 步距角与细分
  • 力矩-频率特性
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10 步进电机驱动
  • A4988/DRV8825接线
  • STEP/DIR控制
  • 加减速曲线(梯形/S形)
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11 步进电机闭环控制
  • 闭环步进概念
  • 编码器反馈/失步检测
  • 闭环PID调试
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12 舵机控制
  • PWM脉宽对应角度
  • 标准舵机/总线舵机
  • 多路控制(PCA9685)
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13 无刷直流电机(BLDC)基础
  • BLDC与有刷区别
  • 六步换向法
  • 反电动势检测
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14 BLDC驱动实践
  • ESC电子调速器
  • PWM油门控制
  • FOC概念入门
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15 运动控制中的传感器
  • 限位开关(光电/机械)
  • 霍尔效应传感器
  • 电流检测(ACS712/INA219)
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16 运动控制中的通信协议
  • UART与指令解析
  • I2C总线
  • SPI高速数据交换
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17 CAN总线在运动控制中的应用
  • CAN协议基础
  • 收发器(MCP2551/TJA1050)
  • 多电机同步控制
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18 实时操作系统(RTOS)入门
  • FreeRTOS任务创建/调度
  • 信号量与互斥锁
  • 多任务管理
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19 运动控制中的中断与定时器
  • 定时器中断精确延时
  • 外部中断急停
  • PWM触发ADC采样
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20 轨迹规划基础
  • 梯形速度曲线
  • S形速度曲线
  • T型与S型对比
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21 多轴插补算法
  • 直线插补(DDA)
  • 圆弧插补(逐点比较)
  • 多轴联动控制
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22 运动控制中的滤波算法
  • 低通滤波(RC/一阶)
  • 卡尔曼滤波入门
  • 滑动平均滤波测速
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23 上位机开发基础(Python)
  • PySerial串口
  • Matplotlib实时绘图
  • Tkinter控制界面
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24 上位机开发进阶(C#/Qt)
  • Qt Creator环境
  • 串口通信与波形
  • 指令下发与反馈
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25 运动控制中的安全机制
  • 软限位/硬限位
  • 急停逻辑设计
  • 看门狗与故障恢复
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26 综合项目一：两轮差速小车
  • 运动学模型(正/逆解)
  • PID速度闭环
  • 上位机遥控/路径记录
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27 综合项目二：3D打印机运动控制
  • G代码解析
  • 步进电机三轴联动
  • 热床/喷头温度PID
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28 综合项目三：机械臂关节控制
  • 单关节位置闭环
  • 多关节协调控制
  • 示教与回放
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29 性能优化与调试技巧
  • 代码执行效率优化
  • 中断延迟分析
  • 逻辑分析仪抓时序
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30 课程总结与进阶方向
  • 常见问题FAQ
  • 开源项目推荐(Grbl/Marlin/SimpleFOC)
  • 职业发展建议
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