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基于X-Y平台的运动控制系统研究

作　者: 李世龙
导　师: 王洪瑞
学　校: 河北大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 运动控制数控系统分布式结构喷墨比较研究
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

制造业的发展水平是一个国家综合实力的象征,在制造业中应用广泛的运动控制技术是推动制造业变革的重要力量,开发出稳定、高效、可靠的运动控制系统是其中的关键。PC机的快速发展把运动控制系统的研究吸引到基于PC机的路线上,根据目前标准化开放式体系结构的概念,就结构形式而言,基于PC机的开放式数控系统包括三种类型：“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统、“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统和“SOFT”型数控系统,其中后两种类型是现在发展的主要趋势。本文在系统、全面地对这两种类型控制系统的体系结构和系统平台进行研究的基础上,以精密X-Y平台为控制对象,针对这两种类型,设计出能完成运动控制基本功能的数控系统,包括基于GT-400-SV运动控制卡设计的开放式数控系统和基于PCL-726和PCL-8331／0板卡设计的分布式数控系统,并且对这两种数控系统的性能进行比较,可以总结出两者各有优缺点,前者实时性好,开发周期短,但是开放性不够；后者可以提供最大的灵活性,最高的性能价格比,但是开发过程相对复杂。运动控制实验在数控系统开发和控制算法的研究中具有举足轻重的作用,MATLAB语言是科学研究领域应用最广的语言之一。本文中把Quanser公司开发的基于MATLAB语言的实时控制卡Q8引入运动控制实验中来,并且提出一种验证运动控制效果的新方法,即用墨盒喷墨实现运动轨迹的实时绘制。通过实验证明了提出方案的可行性,Q8卡和墨盒在运动控制实验中的应用,对于运动控制研究具有重要的意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 研究背景  8
  1.2 国内外运动控制的发展现状  8-12
    1.2.1 基于PC的运动控制系统  9-10
    1.2.2 运动控制策略的发展  10-11
    1.2.3 国外运动控制系统的发展现状  11-12
    1.2.4 国内运动控制系统的发展现状  12
  1.3 运动控制技术发展趋势  12-14
  1.4 研究的目的和意义  14-15
  1.5 课题来源和论文的主要内容  15-16
第2章 X-Y平台及其伺服系统  16-21
  2.1 X-Y平台介绍  16-18
    2.1.1 平台的驱动元件  16-17
    2.1.2 平台位置检测装置  17-18
  2.2 伺服系统及其控制模式  18-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章基于GT-400-SV的运动控制系统  21-30
  3.1 运动控制系统分析  21
  3.2 GT-400-SV运动控制卡介绍  21-26
    3.2.1 控制方式  22
    3.2.2 控制策略  22-24
    3.2.3 多轴协调运动方式  24-25
    3.2.4 中断处理机制  25-26
  3.3 运动控制系统设计  26-29
    3.3.1 系统硬件结构  26
    3.3.2 系统软件设计  26-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章基于PCL-726和PCL-833的运动控制系统  30-41
  4.1 控制系统概述  30-31
  4.2 控制系统硬件功能介绍  31-33
    4.2.1 PCL-726卡的特性  32
    4.2.2 PCL-833卡的特性  32
    4.2.3 串行通信原理  32-33
  4.3 上位机软件  33-37
    4.3.1 操作界面  33-34
    4.3.2 串口通信  34-35
    4.3.3 NC代码的生成及编译  35-36
    4.3.4 插补算法  36-37
  4.4 下位机软件  37-40
    4.4.1 串口通信程序  37-38
    4.4.2 控制算法  38-39
    4.4.3 I/O模块  39-40
    4.4.4 精确软件定时  40
  4.5 本章小结  40-41
第5章 Q8卡在运动控制中的应用  41-47
  5.1 Q8卡的介绍  41-42
  5.2 MATLAB软件介绍  42-43
  5.3 SIMULINK介绍  43
  5.4 运动控制实例  43-46
  5.5 本章小结  46-47
第6章 HP墨盒在运动控制中的应用  47-53
  6.1 HP墨盒喷墨原理  47-49
  6.2 墨盒喷墨控制  49-52
    6.2.1 控制电路  49-50
    6.2.2 控制程序  50-51
    6.2.3 实验结果  51-52
  6.3 本章小结  52-53
第7章总结与展望  53-55
  7.1 总结  53-54
  7.2 展望  54-55
参考文献  55-57
附录  57-64
攻读硕士学位期间发表的论文  64-65
致谢  65

基于X-Y平台的运动控制系统研究

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