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华中科技大学
硕士学位论文
开放式运动控制系统设计
姓名:罗志刚
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:李叶松
20070601
华中科技大学硕士学位论文
摘要
本文研究了一种基于工业 PC 机的开放式运动控制系统的设计方案。开放式运动
控制系统是一种模块化、可重构、可扩充的软硬件系统,其核心是开放的、相互独
立的系统控制模块,系统的开放性允许用户将先进的控制策略和定制化模块植入其
中。
首先本文简要介绍了国内外开放式运动控制技术的研究情况,然后详细论述了
一种基于PCI总线的伺服运动控制系统的软硬件实现方法。系统采用PCI总线接口芯
片PCI9054实现PCI总线协议,从PCI总线转换到局部总线;使用可编程逻辑器件
(FPGA)实现硬件资源管理和主机接口管理;设计了丰富的外围接口电路,主要包
括数字量输入/输出、模拟量输入/输出、光电编码器输入、位置脉冲输出。设计了DOS
下的驱动程序,完成了系统控制软件和友好的人机界面接口设计,实现了位置控制
梯形曲线和S曲线轨迹规划;最后在硬件平台上进行了所有的功能验证。
随着PC机软硬件技术的发展,基于PC机的开放式运动控制系统的性能、开放程
度也必将得到进一步的完善和提高,这使得系统在实际应用中具有广阔的前景,既
可以作为验证控制策略的实验平台,也可以作为完整的控制解决方案提供给用户使
用。



关键词:开放式运动控制伺服系统 PCI总线轨迹规划
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
In this thesis, a novel design scheme of open motion controller system based on
industrial PC is studied. Open architecture motion controller is a firmware system with
modularization, reconfiguration and expansion. The core of system is built up by open and
independent software module. Application can embed advanced control strategy and
custom module in the open control system.
Firstly, the open architecture motion control technology and its novel development
trend are introduced briefly in this thesis. Then, the hardware and software realization
method of one kind of open servo motion control system based on PCI bus are specified.
In the system, PCI bus interface device (PCI9054) is used to realize the PCI Bus
Specification and can be connected directly to the local target. FPGA chip is designed to
realize the management of local hardware resource and the interface of Host PC. The
system interface circuit includes input and output of digital signal, input and output of
analog signal, input of encoder, output of position pulse. Based on DOS platform, the
device driver software and the function software module of the control system are coded,
which realize the trajectory planning of T-curve and S-curve and friendly HMI interface.
At last all testing works of fun