基于DSP的多軸運動控制器研究.pdf

1、運動控制器作為開放式數(shù)控系統(tǒng)的核心，在開放式數(shù)控系統(tǒng)中具有非常重要的地位，并得到越來越多的關注，已經被廣泛應用到機器人、航空宇宙、醫(yī)療設備、測試測量、半導體制造以及材料處理等諸多領域。與歐美、日本等發(fā)達國家相比，我國在運動控制器領域還有較大差距。因此，研究一款開放式運動控制器具有現(xiàn)實意義。本文結合兩自由度移動機器人運動控制需求，對基于DSP的多軸運動控制器進行了研究，主要研究內容如下：
　　 在對目前市場上主流運動控制器的體系結

2、構進行充分調研的基礎上，提出了基于DSP的兩軸運動控制器的總體設計方案，并從硬件、軟件兩個方面對運動控制器進行了詳細的設計。運動控制器硬件部分包括DSP硬件電路和復雜可編程邏輯器件(CPLD)擴展模塊兩個部分。其中芯片DSP采用TI公司的TMS320LF2407A，ALTERA公司的MAX系列CPLD EMP7128對運動控制器的功能進行擴展，文中給出了硬件電路各模塊的詳細的電路圖。運動控制器軟件部分包括DSP系統(tǒng)初始化程序和控制算法兩

3、個部分，文中給出了DSP初始化函數(shù)以及各控制算法的軟件設計流程圖。最后還在兩自由度機器人MTR平臺上，對兩軸運動控制器進行了試驗。
　　 為使運動控制器能夠適應更復雜的領域，實現(xiàn)更多自由度機器人、機械臂等場合的應用，提出了基于FPGA的四軸運動控制器，給出了四軸運動控制器的體系結構，軟硬件解決方案，并對FPGA內部各邏輯模塊在Quartus II平臺上進行了詳細的設計與仿真。該四軸運動控制器采用TI公司的TMS320F2812和

4、ALTERA公司的Cyclone II系列FPGA EP2C5Q為控制核心。這種結構將DSP數(shù)字信號處理能力與FPGA邏輯處理能力都得到充分的發(fā)揮。
　　 為解決PID控制算法在面對非線性問題時無法得到高精度的控制性能的問題，提出了基于模糊小腦模型(Fuzzy Cerebellar Model Articulation Controller，簡稱FCMAC)的補償控制策略，該控制策略將FCMAC作為補償控制器引入伺服系統(tǒng)的速度環(huán)