基于NURBS插補(bǔ)算法的同步運(yùn)動(dòng)控制器研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)控制器是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵與核心，廣泛應(yīng)用于數(shù)控行業(yè)。隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器已經(jīng)不能滿足高速、高精度工業(yè)控制的需要，迫切要求運(yùn)動(dòng)控制器向高精度、高速度、智能化方向發(fā)展。本文采用被國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)廣泛采用的NURBS曲線技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于NURBS曲線插補(bǔ)算法的電子凸輪，研制包含電子凸輪模塊的獨(dú)立運(yùn)行的同步運(yùn)動(dòng)控制器。
　　 同步運(yùn)動(dòng)控制器CPU采用PHILIPS公司ARM7處理器LPC2210，采用NOVA電

2、子公司設(shè)計(jì)的4軸運(yùn)動(dòng)控制芯片MCX314作為一般插補(bǔ)算法的控制芯片實(shí)現(xiàn)通用運(yùn)動(dòng)控制器功能。本文介紹了CPU外圍硬件電路設(shè)計(jì)，MCX314外圍接口電路設(shè)計(jì)，以及信號(hào)抗干擾電路設(shè)計(jì)。基于NURBS數(shù)學(xué)模型，分析了其節(jié)點(diǎn)矢量、控制點(diǎn)、權(quán)值以及NURBS基函數(shù)對(duì)其形狀的影響，設(shè)計(jì)了基于NURBS曲線的插補(bǔ)算法，該算法利用3次NURBS曲線中任意一段遞推公式，將遞推公式中少量的節(jié)點(diǎn)矢量、控制點(diǎn)、以及權(quán)值規(guī)劃到運(yùn)動(dòng)控制器中。采用最小時(shí)間分割方法，精

3、確地還原出從動(dòng)曲線，實(shí)現(xiàn)電子凸輪的功能，并通過誤差分析、約束條件分析以及仿真試驗(yàn)驗(yàn)證該算法的可行性。本文最后介紹μC/OS-ⅡI移栽方法，并編寫了運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用程序。
　　 本文設(shè)計(jì)的嵌入式運(yùn)動(dòng)控制器，不但具有通用運(yùn)動(dòng)控制器功能，而且將NURBS插補(bǔ)算法應(yīng)用于電子凸輪系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)控制。仿真試驗(yàn)證明：NURBS曲線插補(bǔ)算法精度高，傳遞參數(shù)少，擬合出的曲線平滑性好，將采用自適應(yīng)插補(bǔ)方法的NURBS曲線插補(bǔ)應(yīng)用于電子凸輪，可大大