文档介绍：天津大学
硕士学位论文
基于ARM的嵌入式可重构数控系统运动控制器的研究
姓名:凌祥贵
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:李清;王太勇
2011-12
摘要关键词:叵低常硕刂疲現芍毓梗度胧絃,的主从式双⑿械目刂颇P汀1疚闹饕M瓿闪讼低车挠数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,是现代先进制造技术的核心,对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。随着当今微电子技术和计算机技术的发展,大量高性能嵌入式处理器应用于数控系统,从而使数控技术的发展进入了嵌入式数控的阶段。嵌入式数控系统的开放性、模块化和可重构设计是这几年数控技术领域研究的热点方向。本论文首先从课题背景出发,研究了数控技术的发展现状和发展趋势,深入探讨了嵌入式技术和可重构技术及其应用,并在此基础上提出了基于菇嵌入式可重构数控系统,系统采用位度胧轿⒋砥饔朐硕刂菩酒件平台电路设计、硬件模块实现和板级调试,运动控制算法在上的实现以及搭建嵌入式叵低橙砑7⑵教ǖ裙ぷ鳌1究翁獾闹饕Q芯磕谌萦幸下几个方面:⑸钊肓私庠硕刂评砺邸⒃硕刂品椒ǎ芯克欧低晨刂乒碳捌浣构组成,并对机械进给驱动系统进行数学建模及仿真,为进一步开发数控系统运动控制器作理论基础。⒖7⒒贏的嵌入式可重构数控系统硬件电路,分为三大部分:主砥鞯缏凡糠帧⒃硕刂频缏凡糠趾土秸咧渫ü玍通讯的电路部分。系统采用模块化设计方法,各功能模块可以根据不同的应用对象和加工需要等条件进行裁减、组合,并利用腎和的际酰迪质叵统软硬件可重构。⒀芯吭硕刂颇?樵贔械氖迪郑硕刂瓢垂δ芑殖筛鞲鲈硕控制模块,采用复用技术,将各个功能模块封装成核,并对各个模块进行算法研究、算法验证。⒋罱ㄇ度胧絃数控系统软件开发平台,移植引导程序産蚅操作系统,并在此基础上进行数控系统软件开发。
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第一章绪论引言数控技术及其发展达水平的重要指标【俊4罅Ψ⒄挂允丶际跷:诵牡南冉圃旒际跻殉晌J澜绺控制平台以及越来越复杂的加工要求是未来数控技术的发展趋势,这对数控系统数控技术是机械制造技术,信息处理传输技术、传感器技术、伺服驱动技术、自动控制技术等多种学科的交叉集成,在整个现代化制造系统中处于核心地位,对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。。数控技术是当今先进制造技术的核心技术,数控技术的发展已成为衡量一个和工业发国加快经济发展、提高国家综合国力和地位的重要途径】。因此,作为世界制造业大国的中国,必需大力发展数控技术我国的数控技术起步于年,经历了从封闭到引进再到产业化的过程目前,国产数控系统已经占领了一定的市场份额,出现了一批具有一定生产规模的企业,如华中数控、航天数控、广州数控、凯恩帝数控等企业已形成具有一定知名度的自主品牌【。虽然部分实力较强的国产数控企业已推出了高档数控系统,但与尚存在一定的差距,国产数控系统还主要装备于中低档的数控机床5鼻笆澜缟嫌τ米钗9惴旱氖叵低橙匀皇堑鹿髅抛庸竞腿毡镜氖叵低场数控系统是高端装备控制的核心【,为了振兴我国装备制造业,突破核心技术,提高重大技术装备研发设计水平,我国在十二五规划中明确要重点对高档数控机床及数控系统进行攻关⋯8荨豆抑谐て诳蒲Ш图际醴⒄构婊僖》,高端数控机床的发展将被提高到国家战略的高度当前,数控技术正在发生深刻的变革,高速高精加工、多样化的控制对象和的开发提出了更高的要求,传统的设计方法已不再适用,模块化,开放式,可重构设计等概念相继被提出并实施,数控系统的开放性、模块化和可重构设计方法对此提供了优秀的解决方案,是近几年数控技术领域研究的热点方向【。白年第一台数控机床在美国诞生起,数控系统经历了数控禾计算机。
一П阴лハ龟店灯蜇ā控制卡设备驱动歹丁—!!6入了基于的阶段。口前,基于的数控系统主要有以下几种类型。//系统、数控个阶段的发展【。同时在硬件架构上,数控系统也在不断更新换代,从第一代采用电子管起,历经了采用晶体管、小规模集成电路、小型计算机技术,到年左右发展到采用微处理器的专用阶段。年代初期,机的性能已经发展到很高的阶段,可以满足作为数控系统核心部件的要求,数控系统从此进叮疿型该类系统是把嵌入至内部,与之间通过专用总线连接,可以实现计算机的部分软硬件资源共享,但计算机仅作为人机界面的运行平台。由于这种数控系统的部分由厂家自行开发,专用性较强,只在共享软件和硬件资源的层面上实现了开放,无法实现运动控制核心模块的接口开放。这类系统结构复杂、功能强大,价格昂贵,如系统等。度隤这是完全采用机作为硬件平台的数控系统,通常采用“硕刂瓶ā的结构模式,为系统的核心,运动控制卡插入至机的扩展槽中完成数控系统的功能,结构如图所示。为上位机,主要完成数控代码译码、动态显示、程序编