當(dāng)今超精密加工技術(shù)的迅猛發(fā)展促成微納米三坐標(biāo)測量機(jī)的誕生,其中高精度定位控制是其實(shí)現(xiàn)微納米測量的基礎(chǔ)。本文開發(fā)了一套基于微處理器DSP的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)主要包含三個(gè)模塊:以太網(wǎng)通信模塊、位移測量模塊和運(yùn)動(dòng)控制模塊,其中,以太網(wǎng)通信模塊實(shí)現(xiàn)DSP與上位機(jī)數(shù)據(jù)交換;位移測量模塊對位移傳感器輸出的正交弦波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和細(xì)分,從而實(shí)現(xiàn)位移測量;運(yùn)動(dòng)控制模塊可完成機(jī)臺(tái)的高精度定位控制。本文主要完成以下工作:（1）為實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的數(shù)據(jù)交換,本研究采用專用的網(wǎng)絡(luò)控制芯片RTL8019AS擴(kuò)展DSP控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信功能,編寫以太網(wǎng)通信軟件,最終實(shí)現(xiàn)了PC與DSP之間的高速數(shù)據(jù)通信。（2）采用硬件計(jì)數(shù)和軟件細(xì)分相結(jié)合的技術(shù),對位移傳感器輸出的正交弦波信號(hào)進(jìn)行處理,以得到機(jī)臺(tái)實(shí)時(shí)位移。其中,硬件計(jì)數(shù)部分采用專門的計(jì)數(shù)芯片對大于四分之一周期的信號(hào)進(jìn)行大數(shù)計(jì)數(shù),得到大數(shù)位移;軟件細(xì)分對小于四分之一周期的信號(hào)進(jìn)行相位細(xì)分得到小數(shù)位移,最后將兩者相加即得總位移量。（3）完成運(yùn)動(dòng)控制模塊硬件電路的設(shè)計(jì);采用具有自適應(yīng)特性的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制算法,搭配驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供的AC、GATE和DC三種模式完成高精... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 微納米三坐標(biāo)測量機(jī)研究現(xiàn)狀
    1.3 大行程微納米定位控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展
    1.4 嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化
    1.5 課題研究內(nèi)容
第二章 高精度位移傳感器信號(hào)處理電路
    2.1 偏振邁克爾遜激光干涉儀(PMI)
    2.2 線性衍射光柵干涉儀(LDGI)
    2.3 微型納米位移傳感器信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)
        2.3.1 微型納米位移傳感器信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)
        2.3.2 差分放大電路
        2.3.3 正交處理電路
    2.4 本章小結(jié)
第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 測控系統(tǒng)架構(gòu)
    3.2 以太網(wǎng)硬件接口模塊設(shè)計(jì)
        3.2.1 以太網(wǎng)接口概述
        3.2.2 RTL8019AS簡介
        3.2.3 DSP與RTL8019AS接口電路
        3.2.4 RTL8019AS與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的接口電路
    3.3 位移測量模塊硬件基礎(chǔ)
        3.3.1 ADC模塊設(shè)計(jì)
        3.3.2 硬件大數(shù)計(jì)數(shù)模塊設(shè)計(jì)
    3.4 運(yùn)動(dòng)控制硬件基礎(chǔ)
        3.4.1 超聲波電機(jī)HR4簡介
        3.4.2 HR4驅(qū)動(dòng)器AB2簡介
        3.4.3 電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
    3.5 其它外圍電路設(shè)計(jì)
        3.5.1 鍵盤接口電路
        3.5.2 HR4電機(jī)工作狀態(tài)指示
    3.6 硬件抗干擾設(shè)計(jì)
    3.7 本章小結(jié)
第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 系統(tǒng)軟件整體流程
    4.2 以太網(wǎng)通信軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 精簡TCP/IP協(xié)議簡介
        4.2.2 RTL8019AS驅(qū)動(dòng)程序簡介
        4.2.3 數(shù)據(jù)包協(xié)議格式
        4.2.4 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信整體流程
        4.2.5 三軸通信的實(shí)現(xiàn)
        4.2.6 上位機(jī)軟件
    4.3 位移測量模塊軟件設(shè)計(jì)
    4.4 機(jī)臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制算法簡介
        4.4.2 運(yùn)動(dòng)控制軟件流程
        4.4.3 軟件調(diào)試方法及最優(yōu)參數(shù)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)測試
    5.1 以太網(wǎng)通信測試
        5.1.1 下位機(jī)接收數(shù)據(jù)測試
        5.1.2 下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)測試
    5.2 定位控制實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 X軸定位實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 Y軸定位實(shí)驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究總結(jié)
    6.2 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄
    附錄1 單軸DSP運(yùn)動(dòng)控制板原理圖1
    附錄2 單軸DSP運(yùn)動(dòng)控制板原理圖2
    附錄3 單軸DSP控制板實(shí)物圖
    附錄4 三軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)連接實(shí)物圖
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況
    1)參加的學(xué)術(shù)交流與科研項(xiàng)目
    2)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    3)獲得的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]集成運(yùn)算放大器的特性及應(yīng)用[J]. 郭曉玲,明平軍.  信息技術(shù). 2011(08)
[2]運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展及趨勢探討[J]. 高鄧波.  科技信息(科學(xué)教研). 2007(32)
[3]運(yùn)動(dòng)控制新技術(shù)[J]. 舒志兵.  電氣時(shí)代. 2004(10)
[4]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展與展望[J]. 王家軍,齊冬蓮.  電氣時(shí)代. 2004(10)
[5]宏/微驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究[J]. 孫紹云,曲東升,孫立寧,王力,蔡鶴皋.  機(jī)器人. 2004(01)
[6]嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的研究與開發(fā)[J]. 李明,康靜秋,賈智平.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2002(16)
[7]具有納米級(jí)分辨率的超精密定位工作臺(tái)[J]. 林德教,吳健,殷純永.  光學(xué)技術(shù). 2001(06)
[8]0.1μm大行程精密定位控制系統(tǒng)的研究[J]. 米鳳文,戴旭涵,沈亦兵,楊國光.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2000(01)
[9]雙維精密定位工件臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)的研究[J]. 李樹秋.  光學(xué)精密工程. 1994(04)
[10]大行程高精度宏/微雙重驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的研究[J]. 孫立寧,孫紹云,曲東升,王力,蔡鶴皋.  高技術(shù)通訊. 2004 (04)

博士論文
[1]超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)的大行程、高精度二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 王金鵬.南京航空航天大學(xué) 2013
[2]納米三坐標(biāo)測量機(jī)測控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 程方.合肥工業(yè)大學(xué) 2010
[3]納米三坐標(biāo)測量機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及接觸式測頭技術(shù)研究[D]. 王偉麗.合肥工業(yè)大學(xué) 2008

碩士論文
[1]納米三坐標(biāo)測量機(jī)軟件開發(fā)及其應(yīng)用[D]. 張晴.合肥工業(yè)大學(xué) 2014
[2]微型納米位移傳感器干涉信號(hào)處理技術(shù)與系統(tǒng)研究[D]. 吳祥龍.合肥工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于DSP的嵌入式系統(tǒng)以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉華榮.南京理工大學(xué) 2014
[4]串口-以太網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)及其在通信供電監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[D]. 賈佩衡.吉林大學(xué) 2011
[5]全壓電驅(qū)動(dòng)納米級(jí)宏/微定位系統(tǒng)的研究[D]. 翟士偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[6]基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制卡的研究和開發(fā)[D]. 廖永進(jìn).廣東工業(yè)大學(xué) 2006
[7]高精度線性衍射光柵干涉儀系統(tǒng)的研制[D]. 劉玉圣.合肥工業(yè)大學(xué) 2006
[8]嵌入式TCP/IP協(xié)議棧研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 胡海.西南交通大學(xué) 2005
[9]基于DSP的以太網(wǎng)技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)[D]. 盧虎.西北工業(yè)大學(xué) 2004
[10]基于運(yùn)動(dòng)控制卡的全閉環(huán)控制系統(tǒng)研究[D]. 孔慧勇.四川大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3165723