基于ARM的運(yùn)動控制器研究.pdf

1、基于SERCOS現(xiàn)場總線的開放式數(shù)控系統(tǒng)是當(dāng)今數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。根據(jù)我國數(shù)控技術(shù)現(xiàn)有的發(fā)展水平，研究基于SERCOS現(xiàn)場總線的運(yùn)動控制器，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　通過對開放式數(shù)控系統(tǒng)和運(yùn)動控制器的深入研究，選擇ARM、CPLD以及SERCOS總線接口為核心來構(gòu)建其硬件平臺，運(yùn)用嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng) VxWorks作為軟件設(shè)計平臺進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，并采用前饋-PD控制算法進(jìn)行位置反饋控制，實(shí)現(xiàn)高速高精的實(shí)時運(yùn)動控制目的，通過實(shí)

2、驗(yàn)驗(yàn)證，取得了較好的效果。針對運(yùn)動控制器的關(guān)鍵技術(shù)和主要問題，本文在以下幾個方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究和探討：
　　在分析了現(xiàn)有數(shù)控技術(shù)和運(yùn)動控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢之后，根據(jù)SERCOS現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按照運(yùn)動控制器的性能要求，提出了基于ARM的運(yùn)動控制器總體方案設(shè)計。
　　設(shè)計了兩軸運(yùn)動控制器，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制接口和常用模擬數(shù)字信號接口。該運(yùn)動控制器以高性能低價位的32位微處理器S3C44B0X作為主運(yùn)動控制芯片，以CPL

3、D芯片 EPM7128作為協(xié)處理器，輔助主控制器進(jìn)行運(yùn)動控制，使用SERCON816作為SERCOS總線接口，與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時運(yùn)動控制器中采用了大量最新的集成電路芯片，從而使電路大大簡化，并提高了系統(tǒng)可靠性。
　　軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，并使用VxWorks作為嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，較大的提高了系統(tǒng)的實(shí)時性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。
　　系統(tǒng)采用離線插補(bǔ)實(shí)時控制的方式對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。上位機(jī)先對運(yùn)動軌跡

4、進(jìn)行粗插補(bǔ)運(yùn)算并將數(shù)據(jù)放于插補(bǔ)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，當(dāng)要進(jìn)行加工控制時，系統(tǒng)再將粗插補(bǔ)數(shù)據(jù)在SERCOS同步周期的控制下發(fā)送給運(yùn)動控制器，由運(yùn)動控制器來完成精插補(bǔ)。運(yùn)動控制器采用前饋-PD位置控制算法對粗插補(bǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在實(shí)際應(yīng)用中調(diào)節(jié)位置控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的高速高精位置控制目的。
　　通過系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)證明本運(yùn)動控制器的性能能夠滿足設(shè)計要求，并通過調(diào)節(jié)位置控制算法參數(shù)，使系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本運(yùn)動控制器是一個高性能