设计说明书.doc

技师核心技术专题研修
设 计 说 明 书


课题名称 开放式数控雕刻机研制与速 度平滑处理技术研究
专业班级 09电气技师1
学生姓名 朱静晨
学 号
指导教师 江道根
宁波技师学院电气技术系
二零一四年十二月
摘 要
运动控制是20世纪90年代在国际上兴起的结合现代电力电子技术、计算机技术、传感器技术等进行控制系统设计的一门多学科交叉的技术，在数控机床、汽车、轻工、纺织和军事等领域应用广泛，其中的数控技术、机器人技术更是一个的重要标志。
系统总体方案设计：采用“PC+运动控制卡"构成多轴运动控制器的控制策略，实现将上位机和下位机分层控制，充分发挥两者的优势一一PC强大的数据处理能力，运动控制卡对电机的精确控制，大大地提高了系统的可靠性和精确性。
硬件电路：包括运动轴的限位及回零方式设计和控制卡与驱动器之间的连接等。
软件设计：设计人机控制界面和程序，实现运动轨迹的仿真和对电机的精确控制。另外增加了系统的扩展功能，如I／O控制等。
加减速算法研究：提出了双曲正切速度前瞻算法，叙述了其基本原理和数学模型，并给出了具体控制方法。
综合测试：通过在木材上加工仿真的轮廓图案。
关键词：上、下位机；运动控制卡；运动轨迹；
目 录
1 引言 232
2 系统总体设计方案 233
233
234
235
236
237
3 系统硬件设计 238
238
238
240
241
4 系统软件设计 244
244
244
245
246
246
246
247
247
简单G代码解析设计 249
250
5速度平滑前瞻预处理算法 251
6 综合测试 256
7 结论 259
8 致谢 260
9 参考文献 261
10 附录 262
系统实物图 262
作品图 262
电柜位置图 264
电气原理图 265
ADT8940A1基本库函数列表 266
上位机界面 267
1 引言
运动控制是对机械运动部件的位置、速度、加速度和轨迹控制等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。早期的运动控制技术主要是伴随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展的，经过多年的发展，现代运动控制己成为一个以控制理论为基础，涵盖电机技术、电力电子技术、传感器检测技术、信息处理技术、自动控制技术、计算机仿真和辅助制造技术等许多学科交叉应用的控制技术幢，。运动控制技术不仅应用于数控机床、工业机器人、轻工、纺织、化工等传统行业，而且还在火炮操纵、雷达驱动、导弹发射、导航控制等多个领域得到了广泛的应用，其中的数控技术、机器人技术更是一个的重要标志。
本文采用“PC+运动控制卡”模式对多轴运动控制系统进行设计. 这样构造的多轴运动控制系统只需根据对被控制对象的控制要求，在Windows环境下设计符合用户操作的人机界面和功能程序，就可达到多轴运动控制的目的. 整个多轴运动控制系统的硬件由PC机、运动控制卡、电动机、驱动器、执行机构等部分组成，PC 机和运动控制卡通过PCI 总线进行通信，且在VC++。
2 系统总体设计方案

运动控制技术应用广泛，不同的领域、场合使用不同的控制方案，常用的运动控制系统方案有如下几种[1]：
(1)单片机系统
采用单片机作为控制器的控制系统，优