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1、开放式运动控制系统中的可编程逻辑设计与实现高穗犬婆⑨论文题目:翌丝垩垫丝墨壁虫塑亘塑堡堡堡设计与实现硕士学位仑文。培养阮糸:焦星焦耋科室雯隧一级学科:撞割越掌氢王焦二级学科:攥茧坦剐皇蟹雏橐缝九论文作者:噩主撞曰公指导皲师:堑建墅煎撞新/月锨具南开大学研究生院自月●、’’:聂心。摘要摘要近年来,开放式运动控制系统己成为新一代运动控制系统的主流。开放式运动控制系统不仅具有信息处理能力强、结构化程度高等优点,而且从很大程度上提高了系统的柔性,因此在机器人、工业控制等领域具有广阔的发展前景。本文的内容以如何构造开
2、放式多轴运动控制系统展开。文章首先提出了三种运动控制系统的实现方案。根据它们的优缺点,选定以与可编程逻辑器件为核心进行开放式多轴运动控制平台的设计。在此基础上,对基于可编程逻辑器件的运动控制板的设计与实现方法进行了分析。文章详细描述了利用可编穰逻辑器件的标准设计流程设计实现开放式运动控制系统总线接口电路、加地址译码电路、步进电机控制电路以及光电编码器信号处理电路的方法,并对以上电路系统进行了功能仿真、芯片选型、时序仿真、编程配置电路连接方案和设计以及系统联合调试。实验结果表明,基于可编程逻辑器件的运动控制电
3、路系统不仅实现了设计功能,同时提高了开放式多轴运动控制系统的实时性和可靠性,并大大减小了系统的体积与功耗。此外,基于可编程逻辑器件的特性以及对的巧妙设计,系统实现了对控制功能和控制轴数的灵活配置,为可编程逻辑器件在开放式运动控制系统中的进一步应用奠定了坚实的技术基础。关键词:开放式运动控制可编程逻辑器件步进电机垒翌坐一一一??.,..,..,.,.,:,:/,,;;,;.,?,.,..,:,,,,南开大学学位论文版权使用授权书本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校
4、要求提交学位论文的昂本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名:年月日经指导教师同意,本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。学位论文作者签名:指导教师签名:晷肄孙磁萝彰圭日解密时间:。年月;洳各密级的最长保密年限及书写格式规定
5、如下内部年最欧年,可少于年秘密★年最长年,可少下年机密★年最长年,可少了二年南开大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究:作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名:裤宝孝乙年月。日/第一章引言言第一章引第一节运动控制系统概述运动控制系统是一种通过对电
6、机转矩、转速和转角的控制,使以电机驱动的执行机构实现预定运动轨迹目标的电气系统,典型的运动控制系统有机器人、数控机床、运输机械等【】。运动控制技术是融计算机、电子、机械、控制和传感器等多门学科知识于一体的交叉技术,广泛应用于工业、军事、航空航天、能源勘探和医疗等各个领域。它是自动化技术的一项关键基础。..运动控制系统的分类运动控制系统的种类很多,根据控制系统不同的控制原理与应用,可按下述几种方法分类。.按运动控制轨迹分类按照执行机构在空间中运动轨迹目标的不同,可将运动控制器分为点位控制、直线控制和连续控制三
7、种。点位控制:这类控制系统要求执行机构以最快的速度从一点移动到另一点,并准确定位。对于点与点之间的移动轨迹路径与方向并无严格要求,各坐标轴之间的运动并不相关。直线控制:这类控制系统不但要求执行机构实现点与点的准确定位,而且要求两点之间的运动轨迹是一条直线,并且需要对运动的速度进行控制。连续控制:连续控制也称为轮廓控制,其特点是能够对两个或两个以上轴的位移和速度同时进行相关控制,使末端执行机构按一定的空间曲线轨迹运动。这类控制方式要求运动控制系统具有插补运算的功能,即根据系统输入的基本数据如直线的终点坐标.圆
8、弧的终点坐标扣圆心坐标或半径,通过插补运算器的数学处理,把直线或曲线轨迹的相关坐标点计算出来。边计算,边根据计算结果控制个或个以上轴协同运动。根据同时控制的轴的数目还可分为二轴联动、二轴半联动、三轴联动、四轴或五轴联动。.按伺服控制方式分类.】.第一章引言运动控制系统采用的伺服控制方式很多,主要分为开环控制、闭环控制和半闭环控制三种类型,此外还有开环补偿型和半闭环补偿型等混合控制方式。开环运动控制:这类运动控制系