基于DSP的多轴运动控制器的研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文
摘要
本文研究实现了开放式数控系统中基于的多轴运动控制器的硬件及软件构成,
并最后通过实验测试了板卡的性能。
运动控制器的为公司的位定点数字信号处理器。本
文详细介绍了的工作原理及编程环境。通过采用具有极高运算速度的
芯片能使整个控制系统具有更高的效率、更高的安全性,完全能满足数控加工的实
时性要求。
本文研究应用通过双口实现运动控制器与机的数据通讯,介绍了双口
作为和中间共享存储器通讯的实现机理。采用双口作为数据交换的
中介,是一种实用、高效的系统实现方法,可以使系统交换更高速可靠地完成。
控制器构成的数控系统为半闭环系统,其位置反馈电路针对脉冲编码器的信号进行
处理,反馈到控制器中进行位置控制。这一部分采用倍频、计数芯片完成,
能有效有简化系统设计,提高系统设计质量
完成控制器外界接口模块的设计工作,实现用及脉冲两种控制信号输出方式,
其中着重介绍了模拟量输出方式的电路设计过程。
整体硬件采用公司的来完成电路的逻辑电路设计,可有效地减
少板卡的体积及增加电路的可靠性,编程语言采用语句。
本文详细介绍了将实时嵌入式系统“移植入控制器的实现方法,并在此实时
嵌入式系统的基础上介绍了运动控制器的软件总体结构设计,给出了其中关键程序
模块,如插补程序、位置控制程序及主循环程序设计模块。
课题完成了整个硬件的设计,并完成了系统软件体系的构成,包括的初始化、
多任务的建立、各个功能模块的初步构成,并在公司系统环境下
完成硬件测试工作,最后进行了多任务运行占用量的测试,取得了预期的效果。
关键词开放式数控系统多轴运动控制器数字信号处理器
荃于的多轴运动控制器的研究


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大连理工大学硕士学位论文
月舀
由于技术进步、市场竞争地加剧,数控系统正逐渐由专用体系结构的单系统发
展为具有开放性、互操作性、可移植性、模块化的多的开放式体系结构的系统,开
放式数控系统正得到越来越广泛的应用。其中,嵌入型的数控系统最为流行,即
将具有高速度、高精度的运动控制器或整个单元插入扩展槽中,利用机丰
富的软件资源完成整个系统的人机界面、输入输出、预处理等非实时处理任务,实时控
制则由运动控制器来承担,具有开放性的运动控制器是该系统的核心部分,本文就在于
研究一种构成开放式数控系统中关键部件之一的基于的多轴运动控制器。
运动控制器的实现按技术发展过程依次经历过基于大规模集成电路、基于微处理
器、基于专用控制芯片等阶段。但由于其核心芯片运行速度慢、编程控制复杂、功能单
调或程序算法固化难维护升级等缺点,使其在社会中难以得到广泛应用。年代以来,
数字信号处理器在控制中得到越来越广泛的应用,利用高速实时运算复杂控
制算法,实现高精度多轴伺服控制已成为世纪运动控制技术发展的方向。对于基于
的运动控制器,国内外己经进行了大量的研究,并且在国外已经得到广泛的实际应
用,其中以美国公司生产的多轴运动控制器最为出色,控制器本身具
有,同时开放包括通信端口、结构在内的大部分地址空间,辅以通用的同
结合地最为紧密。这种系统的特点是灵活性好、功能稳定、可共享计算机的所有资料,
目前己达到远程控制等先进水平。国内对于基于控制器的研究也有了很大的进步,
但大多都处于理论研究阶段,还远没有达到实际应用地步,其中华中科技大学、中科院
电工研究所等都有人进行了专门的研究,获得了一定的研究成果。
本文研究的基于可编程芯片为核心的多轴控制器系统采用的
芯片,并参考以上国内外研究的成果,对运动控制器进行了深入地研究,并初步
实现了控制器的部分设计功能,可实现功能复杂、要求较高的运动控制,且系统升级容
易、具有可扩展性、易维护性等特点。
基于的多轴运动控制器的研究
绪论
数控系统的发展历史
数字控制是近代发展起来的一种自动控制技术,是用数字化
信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法,简称数控。数控系统是一
种控制系统,它自动阅读输入载体上事先给定的数字值,并将其译码,从而使机床动作
和加工零件。数控系统包括数控装置、可编程序控制器、主轴驱动及进给驱动装置等部
分〔‘」。
数控系统及相关的自动化产品主要是为数控机床配套。数控机床是以数控系统为代
表的新技术对传统机械制造产业的渗透而形成的机电一体化产品数控系统装备的机床
大大提高了零件加工的精度、速度和效率。这种数控的工作母机是国家工业现代化的重
要物质基础之一冈。
数控技术从一诞生起就同其它技术紧密联系在一起,是机械、微电子、自动控制、
计算机