嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制器的研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)控制器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前市場(chǎng)上流行的基于PC的運(yùn)動(dòng)控制器多是運(yùn)動(dòng)控制嵌入型，需要插入計(jì)算機(jī)的PCI或者ISA插槽，因此難以獨(dú)立運(yùn)行和小型化。針對(duì)這些問(wèn)題，本論文的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種既可以獨(dú)立運(yùn)行，又可以受計(jì)算機(jī)控制，具有一定的柔性和開(kāi)放性的嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制器。該控制器由嵌入式CPU主板和運(yùn)動(dòng)控制模塊構(gòu)成，提供顯示器、鼠標(biāo)/鍵盤(pán)、USB、串口(RS232)、工業(yè)以太網(wǎng)等接口。 本論文提出一種基于“TM

2、S320I,F2407A+MCX314As”的嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制器，其中，TMS320LF2407A作為微處理器，MCX3 14As作為核心控制器；該控制器充分利用DSP的計(jì)算和高速數(shù)據(jù)處理能力，進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、高速實(shí)時(shí)多軸插補(bǔ)、誤差補(bǔ)償和更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算，使得運(yùn)動(dòng)控制精度更高、速度更快、運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)；DSP2407A發(fā)送命令和數(shù)據(jù)，控制器接受到命令后，輸出相應(yīng)的脈沖串控制步進(jìn)或伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行工作，根據(jù)給定數(shù)據(jù)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)

3、。MCX314As與DSP的結(jié)合，既能靈活的通過(guò)數(shù)字信號(hào)協(xié)調(diào)控制伺服電機(jī)的多軸運(yùn)動(dòng)，又能通過(guò)自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分擔(dān)和減小DSP的工作量，這樣保證運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。 嵌入式控制器應(yīng)該具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以實(shí)現(xiàn)資源共享，遠(yuǎn)程通訊或監(jiān)控等，在本文中，運(yùn)動(dòng)控制器的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題采用工業(yè)以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊的功能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從用戶程序那里取得電動(dòng)機(jī)控制命令，并將命令傳遞給運(yùn)動(dòng)控制模塊，另外還會(huì)將運(yùn)動(dòng)控制模塊返回的命令執(zhí)行結(jié)

4、果或者電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)返回給用戶程序。 為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)位置的準(zhǔn)確控制，本文介紹了“PID+K<,vff>+K<,aff>”(PID+速度前饋+加速度前饋)位置控制算法。通過(guò)Matlab仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用反饋加前饋的復(fù)合控制的交流伺服系統(tǒng)，對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度快、無(wú)超調(diào)、跟蹤偏差小、過(guò)渡時(shí)間短、定位精度高。較常規(guī)的PID控制有較強(qiáng)的參數(shù)變化自適應(yīng)功能，魯棒性好。 最后，進(jìn)行了兩軸伺服平臺(tái)半閉環(huán)控制的仿真實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行仿真