基于ARM的運動控制器研究.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)場總線的運動控制器，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　通過對開放式數(shù)控系統(tǒng)和運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，運用嵌入式實時操作系統(tǒng) VxWorks作為軟件設(shè)計平臺進行任務(wù)調(diào)度，并采用前饋-PD控制算法進行位置反饋控制，實現(xiàn)高速高精的實時運動控制目的，通過實

2、驗驗證，取得了較好的效果。針對運動控制器的關(guān)鍵技術(shù)和主要問題，本文在以下幾個方面進行了詳細的研究和探討：
　　在分析了現(xiàn)有數(shù)控技術(shù)和運動控制技術(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，按照運動控制器的性能要求，提出了基于ARM的運動控制器總體方案設(shè)計。
　　設(shè)計了兩軸運動控制器，實現(xiàn)了電機控制接口和常用模擬數(shù)字信號接口。該運動控制器以高性能低價位的32位微處理器S3C44B0X作為主運動控制芯片，以CPL

3、D芯片 EPM7128作為協(xié)處理器，輔助主控制器進行運動控制，使用SERCON816作為SERCOS總線接口，與上位機進行數(shù)據(jù)交換。同時運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作為嵌入式實時操作系統(tǒng)進行任務(wù)調(diào)度，較大的提高了系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。
　　系統(tǒng)采用離線插補實時控制的方式對數(shù)控機床進行控制。上位機先對運動軌跡

4、進行粗插補運算并將數(shù)據(jù)放于插補數(shù)據(jù)存儲區(qū)，當(dāng)要進行加工控制時，系統(tǒng)再將粗插補數(shù)據(jù)在SERCOS同步周期的控制下發(fā)送給運動控制器，由運動控制器來完成精插補。運動控制器采用前饋-PD位置控制算法對粗插補數(shù)據(jù)進行處理，并在實際應(yīng)用中調(diào)節(jié)位置控制參數(shù)，實現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的高速高精位置控制目的。
　　通過系統(tǒng)集成實驗證明本運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)的性能進一步提高。實驗結(jié)果表明，本運動控制器是一個高性能