嵌入式多軸運動控制器的研究與開發(fā).pdf

1、運動控制器是運動控制系統(tǒng)的核心部件，在各行各業(yè)中都有著廣泛的應用。當前市場上的運動控制器主要是基于PC總線的運動控制卡，需要插入計算機主機板的PCI或者ISA插槽，因此難以獨立運行和小型化。本論文以“帶電作業(yè)機器人”控制系統(tǒng)為背景，提出以“ARM+DSP運動控制器”的模式取代傳統(tǒng)的“PC機+運動控制卡”的模式，采用嵌入式CPU和高性能DSP運動控制芯片，設計了一種高性能、高可靠性、低成本、體積小、可獨立運行的基于分布式結構的嵌入式多軸運

2、動控制器，并詳細介紹了該控制器的軟硬件平臺設計。
　　嵌入式多軸運動控制器的硬件包括兩個部分：ARM主控板和DSP運動控制板，它們之間通過CAN總線實現(xiàn)通信連接。每塊DSP運動控制板可以同步控制四個運動軸，并且多塊DSP運動控制板可作為CAN節(jié)點方便的添加到系統(tǒng)中，以實現(xiàn)更多軸控制。DSP運動控制板以運動控制芯片TMS320F2812為核心，以MAXII系列CPLD為輔，實現(xiàn)對伺服電機的直接控制。ARM主控板以高性能低功耗的32位

3、嵌入式ARM處理器S3C44B0X為核心，并嵌入實時操作系統(tǒng)VxWorks，負責完成任務的管理、數(shù)據(jù)接收及處理、人機界面管理、多路電機的協(xié)調控制等工作。本文中對運動控制板的各功能模塊如DSP最小系統(tǒng)、驅動器接口電路、編碼器信號處理電路、CAN總線接口電路等的實現(xiàn)方法進行了詳細討論。并簡要介紹了ARM主控板的主要功能模塊和外部擴展CAN通信模塊的實現(xiàn)方法。
　　本文通過對運動控制器關鍵技術的研究，在對位置伺服控制算法、加減速控制、編

4、碼器信號處理方法等分析的基礎上，開發(fā)了運動控制器的軟件系統(tǒng)。采用模塊化的程序設計方法，完成了DSP主程序及各中斷服務程序設計，實現(xiàn)了梯形加減速控制、位置閉環(huán)控制、指令接收與處理等底層控制功能。同時，論文詳細討論了VxWorks下CAN模塊驅動程序的開發(fā)及運動控制API函數(shù)的實現(xiàn)方法，為嵌入式多軸運動控制系統(tǒng)的后續(xù)應用開發(fā)提供了一個良好的應用接口。
　　最后，論文簡述了系統(tǒng)調試平臺的建立，包括電機試運行軟件和伺服監(jiān)控軟件的設計，并且