基于嵌入式系統(tǒng)的開放式多軸數(shù)控系統(tǒng)研究.pdf

1、多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)是典型的機電一體化系統(tǒng)，涵蓋了機械制造、電子電氣、計算機技術、控制理論等多學科知識。運動控制器是數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)多軸聯(lián)動的核心部件，它的性能是否優(yōu)異是衡量整個系統(tǒng)性能的重要指標。當前，數(shù)控系統(tǒng)大多基于PC平臺，依靠PC機實現(xiàn)復雜的控制算法，相對于PC平臺的研究模式而言，采用嵌入式體系結構設計開放式數(shù)控系統(tǒng)，是一個全新的嘗試。本文以此為目標進行了研究，建立了一種適用于數(shù)控系統(tǒng)的高性能、低成本、通用化嵌入式運動控制器的軟、硬件

2、平臺，并制作了實物樣機。整個課題主要做了以下幾方面工作。 首先，提出并比較了幾種數(shù)控系統(tǒng)機械樣機方案，運用計算機三維建模軟件設計了虛擬樣機，最終確定了以柱面坐標系為參考坐標系的三軸聯(lián)動系統(tǒng)為本課題機械樣機方案，并加工了實物樣機。 其次，深入分析了DDA數(shù)字積分插補算法在多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)中的應用，提出了基于虛擬長軸的DDA數(shù)字積分插補算法，并結合本課題樣機方案，提出了在柱面坐標系下采用緯線方式或經(jīng)線方式實現(xiàn)空間曲面的插補算

3、法。 然后，規(guī)劃了運動控制器的硬件體系，提出了基于ARM7系列芯片S3C44BOX和FPGA芯片EP1C6的通用多軸聯(lián)動嵌入式運動控制器硬件方案。執(zhí)行機構采用步進電機，構成開環(huán)控制系統(tǒng)。 最后，針對硬件平臺，設計了運動控制器的軟件，在ARM平臺移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II，在此基礎上實現(xiàn)了與PC的USB數(shù)據(jù)傳輸、與FPGA的總線通信以及液晶顯示等任務。應用VerilogHDL硬件描述語言設計FPGA內部功能模