本文關(guān)鍵詞：多自由度刀具測量平臺運動控制技術(shù)研究

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【摘要】：運動控制技術(shù)是刀具測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù),它直接決定了刀具測量儀運動的平穩(wěn)性和刀具參數(shù)測量的精度。本文針對Z軸的轉(zhuǎn)動和移動以及X軸的轉(zhuǎn)動控制設(shè)計了三自由度嵌入式運動控制系統(tǒng),主要完成以下幾個方面的研究：首先,以“PC+運動控制器+步進電機”組成嵌入式運動控制系統(tǒng),經(jīng)過對Z軸轉(zhuǎn)動和移動和X軸轉(zhuǎn)動方案的分析,確定選用型號為STM32F103RC的ARM微處理器為運動控制系統(tǒng)的主控芯片。其次,完成運動控制器的功能分析,并搭建運動控制系統(tǒng)的硬件平臺,同時擴展存儲模塊和手輪脈沖發(fā)生器作為示教功能的外接設(shè)備。然后,在單軸運動控制策略中,完成對速度控制策略和位置控制策略的研究以及對T型曲線算法和S型曲線算法的分析論證。在多軸協(xié)同運動控制策略中,完成運動軌跡規(guī)劃、控制算法分析以及各運動電機的實時驅(qū)動等功能。最后,完成對運動控制系統(tǒng)平臺人機交互界面的設(shè)計與實現(xiàn),具有如下功能：(1)PC機與運動控制器的通訊；(2)示教功能；(3)顯示與自動保存功能；(4)手動與自動控制功能等。實驗測試結(jié)果滿足運動控制系統(tǒng)功能的要求。
【關(guān)鍵詞】：運動控制 步進電機 梯型曲線 加減速
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG502.37
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題來源及研究背景8-9
• 1.1.1 課題來源8
• 1.1.2 研究背景8-9
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 具測量儀的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 運動控制技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 研究的目的和意義13-14
• 1.4 研究內(nèi)容14-15
• 2 刀具測量儀運動控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計15-25
• 2.1 系統(tǒng)的組成15-16
• 2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)16
• 2.3 系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)與部件選擇16-22
• 2.3.1 X軸轉(zhuǎn)動17-18
• 2.3.2 Z軸移動18-19
• 2.3.3 Z軸轉(zhuǎn)動19-21
• 2.3.4 刀具測量儀結(jié)構(gòu)裝配21-22
• 2.3.5 電源的選取22
• 2.4 運動控制器22-23
• 2.5 運動控制系統(tǒng)載物臺的自動旋轉(zhuǎn)23-24
• 2.6 系統(tǒng)功能需求及指標24
• 2.7 本章小結(jié)24-25
• 3 運動控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計25-43
• 3.1 嵌入式處理芯片25-26
• 3.2 嵌入式處理芯片外圍電路設(shè)計26-29
• 3.2.1 電源電路26-27
• 3.2.2 時鐘電路27-28
• 3.2.3 復位電路28
• 3.2.4 下載電路28-29
• 3.3 手輪脈沖發(fā)生器29-32
• 3.4 驅(qū)動器接口電路設(shè)計32-33
• 3.5 存儲電路設(shè)計33-34
• 3.6 通訊接口電路34-35
• 3.7 限位接口電路設(shè)計35-36
• 3.8 迪文DGUS顯示屏36-40
• 3.8.1 基礎(chǔ)配置38
• 3.8.2 軟件構(gòu)成38-39
• 3.8.3 設(shè)計方案39-40
• 3.9 運動控制系統(tǒng)PCB設(shè)計40-42
• 3.9.1 元件庫創(chuàng)建40-41
• 3.9.2 原理圖繪制41
• 3.9.3 PCB板制作41-42
• 3.10 本章小結(jié)42-43
• 4 運動控制系統(tǒng)軟件算法研究43-56
• 4.1 單軸運動控制軟件設(shè)計43-51
• 4.1.1 速度控制策略45-49
• 4.1.2 位置控制策略49-51
• 4.2 多軸運動協(xié)調(diào)控制策略51-53
• 4.2.1 運動學解52
• 4.2.2 多自由度多軸聯(lián)動控制52-53
• 4.3 多自由度電動機位姿的描述53-55
• 4.3.1 動學分析中的基本變換53-54
• 4.3.2 相鄰構(gòu)件間變換矩陣的建立方法54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 運動控制系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計56-63
• 5.1 串口通訊57-59
• 5.1.1 搭建程序框架結(jié)構(gòu)58
• 5.1.2 部分變量以及函數(shù)58-59
• 5.2 自動控制模式59
• 5.3 手動控制模式59-60
• 5.4 示教功能60-62
• 5.5 示功能62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 6 運動控制系統(tǒng)的調(diào)試與實驗63-72
• 6.1 多自由度刀具測量運動控制平臺實物圖63
• 6.2 電路調(diào)試63-64
• 6.2.1 控制箱63-64
• 6.2.2 手輪脈沖發(fā)生器信號測試64
• 6.3 軟件程序調(diào)試64-68
• 6.3.1 PWM波形測試64-65
• 6.3.2 S型曲線算法測試65
• 6.3.3 上位機程序測試65-66
• 6.3.4 下位機程序測試66-68
• 6.4 控制精度68-69
• 6.5 運動控制實時性分析69
• 6.6 運動測量精度實驗分析69-71
• 6.7 本章小結(jié)71-72
• 7 結(jié)論和展望72-73
• 7.1 結(jié)論72
• 7.2 后期展望72-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文77-78
• 致謝78-80

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本文編號：961341