嵌入式多軸運動控制器的研究.pdf

1、運動控制器是運動控制系統(tǒng)的核心，有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前市場上流行的基于PC的運動控制器多是運動控制嵌入型，需要插入計算機的PCI或者ISA插槽，因此難以獨立運行和小型化。針對這些問題，本論文的主要目標(biāo)是設(shè)計一種既可以獨立運行，又可以受計算機控制，具有一定的柔性和開放性的嵌入式多軸運動控制器。該控制器由嵌入式CPU主板和運動控制模塊構(gòu)成，提供顯示器、鼠標(biāo)/鍵盤、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”的嵌入式多軸運動控制器，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的計算和高速數(shù)據(jù)處理能力，進行復(fù)雜的運動規(guī)劃、高速實時多軸插補、誤差補償和更復(fù)雜的運動學(xué)、動力學(xué)計算，使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩(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)的脈沖串控制步進或伺服電動機進行工作，根據(jù)給定數(shù)據(jù)進行速度調(diào)節(jié)

3、。MCX314As與DSP的結(jié)合，既能靈活的通過數(shù)字信號協(xié)調(diào)控制伺服電機的多軸運動，又能通過自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，分擔(dān)和減小DSP的工作量，這樣保證運動控制的實時性和準(zhǔn)確性。 嵌入式控制器應(yīng)該具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以實現(xiàn)資源共享，遠程通訊或監(jiān)控等，在本文中，運動控制器的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信問題采用工業(yè)以太網(wǎng)來實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊的功能是通過網(wǎng)絡(luò)從用戶程序那里取得電動機控制命令，并將命令傳遞給運動控制模塊，另外還會將運動控制模塊返回的命令執(zhí)行結(jié)

4、果或者電動機的當(dāng)前狀態(tài)返回給用戶程序。 為了實現(xiàn)運動控制器對位置的準(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)，對輸入信號的響應(yīng)速度快、無超調(diào)、跟蹤偏差小、過渡時間短、定位精度高。較常規(guī)的PID控制有較強的參數(shù)變化自適應(yīng)功能，魯棒性好。 最后，進行了兩軸伺服平臺半閉環(huán)控制的仿真實驗并進行仿真