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多轴联动控制动态仿真及测试

作　者: 姚嘉梁
导　师: 胡君
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 计算机应用技术
关键词: 多轴联动控制系统 半实物仿真 PCI总线 DMA 二叉树 OpenGL 三维动画
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


为了实时动态的了解多轴联动控制系统的工作状态、明确各轴向之间的相互协调关系、改进系统的控制策略、提高对运动控制的仿真测试能力,应用半实物仿真测试技术,提出了一种基于PCI总线的高精度多轴联动控制智能实时仿真测试方法。仿真测试系统采用8片8路MAX1308 A/D芯片对最多64路的多轴联动控制信号进行实时并行采集;在FPGA上仿真编码器、实时分析出电机位置信息、并将其反馈给多轴联动控制单元形成半闭环回路;建立仿真测试数学模型对采集数据进行脉冲频率检测、转向判断、电压检测、错误分析;采用乒乓缓冲机制将分析得到的数据暂存在缓存区中,并通过PCI总线以DMA模式传送给主控系统;在主控系统上用一棵二叉树将多轴联动机构的各个活动部件组织起来,以分析得到的数据为基础,实时计算出各个活动部件的相对空间位置,应用OpenGL提供的双缓存机制平滑地将多轴联动机构的运动过程以三维动画的形式表示出来;同时将分析得到的数据存储到数据库中以供查询分析。对现阶段已经完成的主控软件及硬件电路板进行调试,结果表明:现阶段各个已完成的功能模块都能够正常工作。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 课题研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外研究概况  12-13
    1.2.2 国内研究概况  13-14
    1.2.3 仿真测试新技术  14
  1.3 论文的主要内容及组织结构  14-16
第二章 多轴联动仿真测试原理  16-23
  2.1 半实物仿真测试  16-17
  2.2 仿真测试系统整体结构  17-18
  2.3 仿真测试模型  18-21
    2.3.1 仿真测试模型  18-20
    2.3.2 数据分析模型  20-21
  2.4 本章小结  21-23
第三章 仿真测试系统电路设计  23-33
  3.1 电路整体结构  23-24
  3.2 接口板电路设计  24
  3.3 采集板电路设计  24-28
    3.3.1 信号预处理  25-26
    3.3.2 AD 转换器  26
    3.3.3 FIFO 存储器  26-27
    3.3.4 现场可编程门阵列  27-28
  3.4 数据板电路设计  28-31
    3.4.1 接口方案选择  29-30
    3.4.2 SRAM  30
    3.4.3 数据处理FPGA  30-31
  3.5 负载模拟电路设计  31-32
  3.6 本章小结  32-33
第四章 基于 PCI 总线的驱动开发  33-50
  4.1 PCI 总线  33-34
  4.2 驱动简介  34-36
    4.2.1 驱动发展历程  34-35
    4.2.2 驱动开发工具  35-36
  4.3 WDM 驱动介绍  36-44
    4.3.1 WDM 驱动程序基本例程  37-39
    4.3.2 I/O 请求包  39-41
    4.3.3 WDM 驱动程序和应用程序之间的通讯  41-44
  4.4 DMA 数据传输  44-49
    4.4.1 DMA 传输的特点  44-45
    4.4.2 资源配置  45-49
    4.4.3 DMA 传输实现  49
  4.5 本章小结  49-50
第五章 仿真测试主控系统实现  50-66
  5.1 主控系统工作原理  50-51
  5.2 仿真测试系统通讯  51-53
    5.2.1 数据板通讯  51-53
    5.2.2 负载模拟装置通讯  53
  5.3 三维动画仿真  53-63
    5.3.1 OpenGL  54-56
    5.3.2 3DS 模型数据文件  56-60
    5.3.3 多轴联动机构树  60-63
  5.4 数据的应用与管理  63-65
  5.5 本章小结  65-66
第六章 仿真测试系统调试  66-73
  6.1 负载模拟装置调试  66-67
  6.2 驱动程序调试  67-69
  6.3 主控系统调试  69-73
    6.3.1 桩模块  69-71
    6.3.2 调试结果  71-73
第七章 总结与展望  73-75
  7.1 总结  73-74
  7.2 展望  74-75
参考文献  75-77
在学期间学术成果情况  77-78
指导教师及作者简介  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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