本文關(guān)鍵詞：基于DSP的多軸運(yùn)動控制器軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 開放式數(shù)控技術(shù)是未來數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主要方向之一,而運(yùn)動控制器是PC+NC類開放式數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。本文主要針對基于ISA總線、以DSP和FPGA作為核心處理器的多軸運(yùn)動控制器進(jìn)行深入的研究,開發(fā)運(yùn)動控制器的軟件系統(tǒng)和相應(yīng)的測試軟件,并搭建數(shù)控插補(bǔ)平臺并進(jìn)行相關(guān)驗證試驗。 DSP作為運(yùn)動控制器的核心處理器,采用兩級定時中斷:低優(yōu)先級的插補(bǔ)中斷(1ms)和高優(yōu)先級的伺服中斷(0.1ms)。在FPGA中,本文對串行D/A輸出模塊進(jìn)行了設(shè)計。 論文針對DSP完成了底層控制程序的總體設(shè)計和開發(fā)。在插補(bǔ)控制算法上,采用“前瞻”的思想,基于加速度約束計算出銜接處的進(jìn)給速度,從而實現(xiàn)了直線和圓弧的插補(bǔ)運(yùn)算,并給出了在DSP中實現(xiàn)插補(bǔ)的方法;在速度控制中,采用T型、S型和柔性的加減速控制,滿足了高速數(shù)控加工中的速度和穩(wěn)定性要求;在伺服控制中,采用PID+速度前饋+加速度前饋的伺服控制算法,通過調(diào)節(jié)各參數(shù),能對大多數(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)精確而穩(wěn)定的控制。 運(yùn)動控制器測試軟件采用Visual C++6.0編寫,實現(xiàn)了G指令的譯碼、PID參數(shù)的讀伺服與寫伺服、軸狀態(tài)的顯示、采集數(shù)據(jù)并繪圖比較等功能,并完成了多軸運(yùn)動控制器的調(diào)試工作,包括各個功能模塊的調(diào)試以及系統(tǒng)聯(lián)調(diào),經(jīng)測試系統(tǒng)的功能和性能達(dá)到預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。 論文最后采用“PC機(jī)內(nèi)嵌入運(yùn)動控制器”的開放式體系結(jié)構(gòu)搭建數(shù)控插補(bǔ)實驗平臺。在自主開發(fā)的底層代碼基礎(chǔ)上,可以在平臺上嵌入各種插補(bǔ)算法和先進(jìn)的運(yùn)動控制算法,具有很大的柔性。通過該平臺可以實際驗證各種算法的控制精度和有效性,具有較好的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：開放式數(shù)控 運(yùn)動控制器 插補(bǔ)器 加減速控制 伺服控制 DSP FPGA
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題來源12
• 1.2 課題研究背景及意義12-13
• 1.3 開放式數(shù)控的概述13-14
• 1.4 運(yùn)動控制器14-16
• 1.4.1 運(yùn)動控制器的類型14-15
• 1.4.2 在運(yùn)動控制領(lǐng)域應(yīng)用DSP 的優(yōu)勢15-16
• 1.5 論文研究內(nèi)容16-18
• 第二章 多軸運(yùn)動控制器的軟硬件體系18-29
• 2.1 DSP+FPGA+ISA 的硬件體系18-19
• 2.2 基于DSP 的運(yùn)動控制單元19-21
• 2.2.1 DSP 系統(tǒng)存儲空間的擴(kuò)展19
• 2.2.2 多功能復(fù)用GPIO 介紹19-20
• 2.2.3 定時器及中斷服務(wù)20-21
• 2.3 基于FPGA 的外圍處理單元21-26
• 2.3.1 FPGA 和VHDL21-22
• 2.3.2 四軸幀同步信號發(fā)生器模塊的實現(xiàn)22-26
• 2.4 多軸運(yùn)動控制器的軟件體系26-28
• 2.4.1 運(yùn)動控制器的功能模塊26-27
• 2.4.2 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計目標(biāo)27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 多軸運(yùn)動控制器的軟件設(shè)計29-50
• 3.1 軟件系統(tǒng)概述29-30
• 3.2 加減速方法研究30-36
• 3.2.1 T 型速度規(guī)劃30-32
• 3.2.2 S 型速度規(guī)劃32-33
• 3.2.3 柔性速度規(guī)劃33-36
• 3.3 多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動36-46
• 3.3.1 坐標(biāo)映射37-39
• 3.3.2 插補(bǔ)命令緩沖區(qū)39
• 3.3.3 實時插補(bǔ)狀態(tài)機(jī)39-40
• 3.3.4 前瞻控制40-45
• 3.3.5 直線和圓弧插補(bǔ)45-46
• 3.4 DSP 對編碼器采樣46-47
• 3.5 伺服控制47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 多軸運(yùn)動控制器的測試軟件50-58
• 4.1 運(yùn)動控制器的軟件調(diào)試50-54
• 4.1.1 JTAG 口的測試51
• 4.1.2 測試編碼器采樣51-52
• 4.1.3 測試梯形速度規(guī)劃運(yùn)行模式52
• 4.1.4 測試中斷嵌套52-54
• 4.2 運(yùn)動控制器測試軟件54-57
• 4.2.1 譯碼模塊54-55
• 4.2.2 參數(shù)設(shè)置模塊55-56
• 4.2.3 運(yùn)動控制軸狀態(tài)顯示模塊56
• 4.2.4 采集模塊56-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 系統(tǒng)平臺的搭建及實驗結(jié)果58-70
• 5.1 數(shù)控插補(bǔ)平臺58-59
• 5.2 試驗方案59-61
• 5.3 試驗設(shè)計和誤差的計算61-62
• 5.3.1 理想軌跡曲線61
• 5.3.2 輪廓誤差的計算61-62
• 5.4 試驗內(nèi)容62-69
• 5.4.1 測試中斷執(zhí)行時間62-64
• 5.4.2 測試穩(wěn)態(tài)誤差64-68
• 5.4.3 測試高速下平臺的運(yùn)動精度68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 論文工作總結(jié)70
• 6.2 未來工作展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-74
• 致謝74-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 於新華;曹少中;;基于DSP的多電機(jī)同步控制CAN總線通信[J];北京印刷學(xué)院學(xué)報;2011年04期

2 丁懋卿;許雄;熊振華;;數(shù)控系統(tǒng)以太網(wǎng)接口技術(shù)的設(shè)計與實驗研究[J];微電機(jī);2010年12期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃河;基于內(nèi)沖液旋轉(zhuǎn)電極的電火花銑削機(jī)床與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 劉清;基于自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制策略的研究及實現(xiàn)[D];天津大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉楠;開放式數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動控制器的軟件開發(fā)[D];哈爾濱理工大學(xué);2010年

2 彭志明;面向工業(yè)機(jī)器人的開放式運(yùn)動控制器研究[D];華南理工大學(xué);2011年

3 吳君;多軸運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[D];上海交通大學(xué);2011年

4 王恕;基于FPGA的伺服電機(jī)速度測量算法研究與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2012年

5 張歡歡;開放式運(yùn)動控制器的軟件設(shè)計[D];哈爾濱理工大學(xué);2011年

6 謝劍;高檔數(shù)控系統(tǒng)中的現(xiàn)場總線接口技術(shù)設(shè)計與開發(fā)[D];上海交通大學(xué);2010年

7 於新華;基于DSP+FPGA的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)研究[D];北京印刷學(xué)院;2012年

8 盧志學(xué);基于DSP的低速走絲線切割定位控制模塊的研究[D];南昌大學(xué);2012年

9 張根華;實時以太網(wǎng)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)研究及在多軸運(yùn)動中的應(yīng)用[D];南昌航空大學(xué);2012年

10 石彥華;工業(yè)CT獨立運(yùn)動軸控制器設(shè)計[D];重慶大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于DSP的多軸運(yùn)動控制器軟件系統(tǒng)的研究與開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：380190