【摘要】： 隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展,伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛,對(duì)其性能的要求也越來越高。交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于其優(yōu)異的性能而在現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)性能的不斷提高,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制功能也在不斷完善,性能也不斷提高。交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正在逐步朝著高速、高精、全數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 本文從交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際特點(diǎn)和工程應(yīng)用要求出發(fā),結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的特殊要求,在基于μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、DSP處理器、ARM(Advanced RISC Machine,高級(jí)精簡(jiǎn)指令處理器)處理器和FPGA搭建的平臺(tái)上,研究了交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方法。以往的伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)多采用前后臺(tái)型系統(tǒng)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是:程序模塊間依賴度高、功能擴(kuò)展困難、協(xié)調(diào)性差;而采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以提高控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,具有軟件結(jié)構(gòu)清晰,易于功能擴(kuò)展,設(shè)計(jì)調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。硬件平臺(tái)采用高性能、高可靠性和高集成度的處理器來提高控制系統(tǒng)性能,以滿足高速、高精、全數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)化交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求。本文的主要研究工作有以下幾個(gè)方面: 1.進(jìn)行了伺服驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),提出了DSP+ARM+FPGA的結(jié)構(gòu); 2.采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II,提出了軟件的模塊化設(shè)計(jì)思想,并將其移植到DSP處理器上,DSP是本控制系統(tǒng)的核心運(yùn)算、控制處理器; 3.在ARM上開發(fā)了伺服驅(qū)動(dòng)器以太網(wǎng)接口和人機(jī)交互功能; 4.描述了FPGA實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件邏輯電路,完成了ARM和DSP的外圍數(shù)字化接口。
【圖文】：

10圖 2.3 TMS320F2812 處理器結(jié)構(gòu)內(nèi)核和功能框圖根據(jù) DSP 處理器的性能特點(diǎn)，結(jié)合交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，本研究采用了 TI 公司的 TMS320F2812 芯片作為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心運(yùn)算、控制芯片。TMS320F2812 是整個(gè)伺服系統(tǒng)的核心，具有高速的運(yùn)算能力、較高的采樣精度，，外設(shè)配置性能和功能強(qiáng)大，能勝任實(shí)時(shí)性要求很高的伺服控制任務(wù)。2.1.3 輔助功能處理器的選擇ARM 32 位嵌入式 RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡(jiǎn)指令集的計(jì)算

12圖 2.4 LPC2214 處理器結(jié)構(gòu)內(nèi)核和功能框圖為了實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的快速實(shí)時(shí)控制，本控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了 ARM+DSP 的雙 CPU 結(jié)構(gòu)，ARM 作為輔助控制器。將控制系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行了劃分：DSP 完成實(shí)時(shí)性要求高的伺服控制任務(wù)，ARM 完成實(shí)時(shí)性要求低的管理任務(wù)，ARM 和 DSP 之間的通訊采用并行數(shù)據(jù)方式，由 FPGA 通過設(shè)計(jì)雙口 RAM 來實(shí)現(xiàn)。LPC2214 微處理器非常適合作為本控制系統(tǒng)的輔助功能控制器，除完成實(shí)時(shí)性
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TH166

【參考文獻(xiàn)】

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1 施一明,馮冬芹,金建祥;現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展[J];電工技術(shù)雜志;2000年09期

2 黃惠群;吳景東;;DM9000AE及其在嵌入式以太網(wǎng)中的應(yīng)用[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2006年11期

3 馬義德,劉映杰,張新國;嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J];信息技術(shù);2001年12期

4 陳積明,王智,孫優(yōu)賢;工業(yè)以太網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及展望[J];化工自動(dòng)化及儀表;2001年06期

5 潘超軍,陳剛;μC/OS-II在TMS320F2812上的移植[J];江蘇電機(jī)工程;2005年04期

6 徐倫峰,熊光澤;實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)及其發(fā)展過程[J];計(jì)算機(jī)與通信;1996年06期

7 李繼容,鮑芳,何湘初;以太網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用及研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2002年09期

8 陳吉紅;開放式網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J];機(jī)械工人.冷加工;2002年06期

9 魏慶福 ,鄭文波;嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和我們的機(jī)遇[J];自動(dòng)化博覽;2002年04期

10 周曉兵,費(fèi)敏銳;以太網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J];自動(dòng)化儀表;2001年10期

本文編號(hào)：2623053