文档介绍：中文摘要关键词:运动控制系统,嵌入式系统,琈宀随着电驱动技术、电力电子技术、伺服控制技术以及机电一体化技术的不断发展,运动控制技术得到了极大发展。目前,运动控制系统主要采用单片机为核心的形式,其缺点是难以处理实时信号和实现复杂运动控制算法。因此,采用⒋砥骱驮硕刂菩酒认喙厍度胧郊际豕钩傻脑硕刂葡低痴以广泛应用。本文提出“运动控制芯片”的运动控制模式,采用⒋砥骱妥ㄓ运动控制芯片,设计了一种高性能、低成本、体积小、可独立运行的嵌入式运动控制系统,并介绍了嵌入式运动控制系统硬件的设计和软件的实现。本系统设计的硬件电路主要分为两个部分:訲镜氖中藕糯器:诵纳杓频南喙氐缏贰8貌糠值缏烦浞掷么诵酒岣坏钠上外设,通用设备接口和强大的运算处理能力,完成位置控制、任务的管理、数据接收及处理和输入输出。栽硕刂菩酒琈:诵纳杓频南关电路。该部分电路完成系统大部分运动控制功能,负责快速的插补运算,并发出脉冲控制电机进行高速运动,完成运动轨迹控制。本文完成运动控制系统硬件原理图和纳杓啤Mü缘缏钒迳细鞲龉能模块的调试和验证,表明该硬件电路板是可靠的,为后面的软件设计奠定了基础。本系统在软件设计方面,编写了系统的初始化程序,应用程序和运动控制库函数,研究了訫目刂品椒ǎ⑼ü饔迷硕制库函数,设计出符合实际需要的各种运动控制系统。总之,本文完成了嵌入式运动控制系统硬件平台的设计与搭建,初始化程序、简单应用程序和运动控制库函数等软件的编写,为嵌入式运动控制系统的后续开发提供了一个平台。
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——电机为控制对象,以控制器为核心,以电力电子功率变换装随着现代科学技术的进步,电机在其实际应用中,过去是以简单的启停控制,提供动力为主要目的,现在上升到对其速度、位移、转矩等进行精确的控制,使被驱动的机械运动符合预想的要求。运动控制通常是指在复杂条件下,将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动,实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制。运动控制系统是以机械运置为执行机构,在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统【俊】】。运动控制系统种类繁多,用途各异。辞缁睦嘈头郑河弥绷鞯缁档奈V绷鞔ǘ低常挥交流电机带动生产机械的为交流传动系统。幢豢匚锢砹糠郑阂宰K傥1豢亓康南低辰械魉傧低常灰越俏灰苹蛑毕位移为被控量的系统叫位置随动系统,有时也叫伺服系统。纯刂破鞯睦嘈头郑阂阅D獾缏饭钩傻目刂破鹘心D饪刂葡低常灰允电路构成的控制器叫数字控制系统。另外,按照控制系统中是否有闭环,也可分为开环控制系统和闭环控制系统;按照控制原理的不同也可分很多种。当然这些分类方法都不是绝对的,对于某一运动控制可能是这些分类方法的交叉。运动控制系统虽然多种多样,但从基本结构上看,一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、执行电机、机械传动机构和位置检测元件等部分组成。其结构框图如图所示。上位计算机将应用程序传送到运动控制器,运动控制器根据运动控制的要求进行运算和分析,将所得出的决策命令以数字脉冲信号或模拟电压信号的形式送到电机驱动器中,驱动器进行功率变换,并驱动电机根据上位指令转动。电机通过传动机构带动机械结构运动,便可以得到预期的运动参数和运动形式。第~章绪论
.硕刂葡低车姆⒄瓜肿基于以上对运动控制系统的简要分析,可对其作如下定义:运动控制系统是集机械、电子、计算机技术于一体的软硬件系统,它根据预定的方案,将上位控制器做出的命令变成某种期望的机械运动,使控制目标得到精确的位置、速度、加速度,或具有特定规律的运动形式。随着电驱动技术、电力电子技术、伺服控制技术以及机电一体化技术的不断发展,运动控制技术得到了极大发展。各国家的运动控制系统产品层出不穷。例如,在工业中的机器人,数控机床,轧钢厂的连扎机,造纸厂的纸机,纺织厂的纺织机,化工厂的搅拌机和离心机,搬运场的起重机和传送带,矿山的卷扬机;在现代武器系统中,控制导弹的导弹制导系统,惯性导航的人造卫星,控制火炮射击的雷达跟踪系统;家用电器中的电冰箱、空调、洗衣机以及电脑等。近年来,运动控制技术正在不断地深入到各个领域并迅速的向前推进,应用范围已经涵盖了几乎所有的工业领域,已经达到了一个引人瞩目的市场规模。目前,运动控制系统的实现方法主要有以下几种:D饪刂葡低早期的运动控制系统一般采用运算放大器等分立元件硬接线方式构成,这种控制系统通过对输入信号进行实时处理,可实现系统的高速控制,控制系统的精度较高且具有较大的带宽。然而,其缺点也是很明显的,系统受老化和环境温度的变化影响很大,需要的元件较多,不易升级和功能修改,很难实现运算量大、精度高、性能更先进的复杂控制算法。模拟控制系统