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开放式数控系统运动控制器的软件开发

作　者: 刘楠
导　师: 荣盘祥
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 开放式数控运动控制插补算法 PID算法软件设计
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

运动控制是数控技术的核心,随着开放式数控系统的发展,开放式运动控制器也得到了前所未有的发展。传统的数控系统是封闭性的,用户很难在其平台上进行二次开发,而开放式数控系统可以很好的解决这一问题,具有很强的生命力。本文通过对运动控制器基本功能的研究,在分析、消化已有的基于DSP的运动控制器硬件资源的基础上,开发了运动控制器的软件系统,详细介绍了利用时间分割法和线性加减速控制算法来实现系统的运动轨迹和速度控制,在伺服控制中,采用比较常见的增量式PID控制算法,通过调节各参数,可以实现对系统精确而稳定的控制。系统采用模块化、层次化的软件设计方法,主要介绍了基于DSP的软件设计,并对如何更好的实现数控系统的开放性和实时性做了大量研究。在Visual C++6.0的环境下编写了测试软件,用来对运动控制器进行调试。实践证明,该系统具有实时性好、可靠性高等特点,并实现了一定的智能化,而且开发出大量的底层与硬件电路从及其接口直接发生关系的算法序,包括电机闭环控制的PID算法,直线插补算法和圆弧插补算法,这些程序可在WINDOW95/98/NT直接调用,可在此基础上进行二次开发,实现复杂的数控算法控制,使得控制卡的通用性进一步加强。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题来源  10
  1.2 课题研究背景及意义  10-11
  1.3 开放式数控系统综述  11
  1.4 运动控制器的发展与应用  11-13
    1.4.1 国外运动控制器的发展与应用  12-13
    1.4.2 国内运动控制器的发展与应用  13
  1.5 论文研究内容  13-15
第2章运动控制器的总体设计  15-21
  2.1 运动控制器的硬件结构  15-18
    2.1.1 DSP模块  15-16
    2.1.2 LM628运动处理模块  16-18
    2.1.3 通信接口模块  18
  2.2 运动控制器的软件结构  18-20
    2.2.1 运动控制器的功能设计  18-20
    2.2.2 运动控制器的层次设计  20
  2.3 本章小结  20-21
第3章运动控制关键技术研究  21-41
  3.1 数控插补算法  21-31
    3.1.1 插补原理  22-24
    3.1.2 直线时间分割法插补  24-25
    3.1.3 圆弧时间分割法插补  25-28
    3.1.4 插补算法的实现  28-31
  3.2 进给速度控制  31-33
    3.2.1 速度控制原理  31-32
    3.2.2 速度控制实现  32-33
  3.3 位置伺服控制  33-40
    3.3.1 位置伺服控制原理  33-35
    3.3.2 位置伺服PID控制算法  35-38
    3.3.3 位置伺服PID控制算法的实现  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章运动控制器的软件设计  41-54
  4.1 基于DSP功能的软件设计  41-45
    4.1.1 DSP软件开发环境  41-42
    4.1.2 DSP软件开发流程  42-43
    4.1.3 DSP软件功能的实现  43-45
  4.2 软件开放性功能的实现  45-49
    4.2.1 动态链接库(DLL)  45-46
    4.2.2 动态链接库的设计  46-47
    4.2.3 用动态链接库实现开放性功能  47-49
  4.3 运动控制器测试软件  49-53
    4.3.1 译码模块  50-51
    4.3.2 插补控制模块  51-52
    4.3.3 速度控制模块  52-53
    4.3.4 复位模块  53
  4.4 本章小结  53-54
结论  54-56
参考文献  56-59
附录1 硬件电路图  59-60
附录2 LM628命令集  60-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文  61-62
致谢  62

开放式数控系统运动控制器的软件开发

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