基于labview之运动控制体系软件设计

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1、基于LabVIEW之运动控制体系软件设计第一章绪论1.1课题以及研究的背景、目的和意义本课题于某自动测试系统研究项目中的一部分，研究的硬件平台是一个四轴的运动执行机构，主要工作是设计出上位机软件和运动轨迹规划，要求软件具有易操作性、简单高效性、兼容性，实现运动执行机构的两个动子在X、Y两个方向上的协调运动快速精确的移动到指定的位置，误差范围控制在±3um内。随着科技的飞速进步和社会的快速发展，于20世纪末，运动控制开始快速发展，并成为了自动化技术的一个关键的分支。现代文明社会以及和谐社会的标志之一便是生活质量及水平

2、，运动控制技术的发展也同时推动并代表了生活质量及水平。在现代工业中，运动控制涉及了极其广泛的领域，并迅速地向前推进着，已经涵盖了汽车、纺织机械、冶金机械、家用电器、工业机器人等领域[1]。虽然运动控制发展的时间并不算悠久，但是运动控制技术的提高也随着制造业对于产品加工的要求的提高在不断地水涨船高。这也就导致了运动控制技术非常迅速的发展开来，尤其在高科技技术的方面为其提供了极为广阔的发展空间及市场。现如今，运动控制技术及系统的普及和应用在自我进步的途中，影响了更多的产业，并与微电子技术、传感器技术等技术的发展和科技的进步相辅相成。

3、与此同时，运动控制在工业化技术中，承担起了重大的任务，因此，对于此技术进行分析，不但能够更深一层次的了解它的理论，还可以更好的在实际生活当中运用。总而言之，运动控制技术的发展与其相关的技术的发展是共同进退的，其发展空间是巨大的，其将会创造的价值是不可估量的。运动控制技术正逐渐成为一门具有显著特点，广泛应用于工业、军事及商业等领域，能够产生巨大经济效益的高新技术。..1.2运动控制系统的发展和研究现状人类对运动的控制可以追溯到我国古代用来指示方向的指南针，为中国的马均于公元235年研制的用齿轮传动、能自动指示方向的指南车模型。指南

4、车作为人类历史上第一架有稳定的机械结构，巧妙地运用了负反馈原理，非常类似于现在的恒值控制系统。指南车的创造标志着中国古代在齿轮传动和离合器的应用上已取得很大成就。此外，还陆续出现了如计里鼓车、水运仪象台等运动控制装置。1769年瓦特发明的蒸汽机，推动了工业革命的进一步发展，将运动控制装置用于工业化生产。而被世界所承认为第一个自动控制系统的是瓦特于1788年使用飞球调节器对蒸汽机运动速度控制的系统。其实，在工业革命以后才真正的将运动控制装置运用到工业化生产当中。早期的运动控制技术还是比较稚嫩的[2]，在各种运动装知道不断发明及更新

5、之下，运动控制系统才慢慢的发展起来，这个过程是艰辛且漫长的。最早的运动控制技术与现今的相比是有很大的不同的，它实际上是一种可以独立运行的控制器，它主要随着机器人技术等技术的发展而发展的。这一类的控制器是可以独立运行的，并不需要另外的处理器及操作系统的支持，它主要是针对于专门的数控机械及其它的自动化设备而设计的[3]。..第二章运动控制系统的基本理论及硬件搭建2.1运动控制系统的概念以及组成运动控制系统作为为自动控制系统的分支之一，主要对各种运动的设备以及装置进行控制。简单来说，运动控制会在复杂的条件下，对机械运动部件的位置、速度

6、的控制方案或者指令呈现为预期的机械运动，具体表现为预期的运动轨迹和规定的运动参数。运动控制系统具有一定的动态性以及实时性，一般是以电动机作为控制对象的，并针对其速度、姿态和位移来进行[8]。运动控制系统通常以控制器作为核心，执行机构为电力电子、功率变换装置。运动控制现在被广泛应用在工业当中，如包装、纺织、印刷和装配等。一个完整的运动控制系统就好比一个完整的人体，任何组件都不可以缺少，大概分为硬件和控制软件如图2.1所示。细细分来，完整的运动控制系统是有许多种类的，一个典型的运动控制系统的构成部分如下图所示。其中运动控制器像人类的

7、大脑一般，发布着各种运动指令，而作为人类血液的是控制软件，但是软件是需要依赖于硬件的。除此之外，电动机和驱动器是人体的肌肉，它为系统的运行提供了动力，使系统能健康的运行。眼睛是我们必不可少的一部分，反馈装置就充当了这个器官的作用，它会把电动机的位置和结果反馈至控制器，使其向着正确的结果下达指令[9]。.2.2运动控制原理运动控制是指将预定的控制方案和控制指令转变为期望的机械运动，以实现执行机构精确的位置控制、速度控制和加速度控制等[10]。对于多轴运动控制系统来说，为实现执行机构不同方位和速度的运动，必须同时控制多个轴的相互联动

8、。所谓多轴联动是指在运动平台上的多个坐标轴上进行多轴协同作业，以实现期望的控制要求。定位精度是衡量一个运动控制系统好坏的关键指标之一，而影响定位精度的因素有很多，比如负载、摩擦、扰动等，因此为实现高精度的定位控制，必须对控制系统所选的定位装置有很高的要求，定位装