基于高速插补算法的运动控制器的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文在分析和研究了国内外多种运动控制器的基础上，设计了一种以高速微处理器和现场可编程逻辑门阵列为核心器件的基于可编程逻辑控制器模块化原则的运动控制器。该运动控制器可以对步进电机和全数字式伺服电机进行控制，具有双路脉冲输出或脉冲加方向两种脉冲输出方式，可以实现1-2独立或插补控制。用户可通过编程实现自动加减速控制。运动控制器除了具有输出控制脉冲外，还具有硬件限位、原点检测功能，故障检测功能，16入16出的通用用户可编程口，提供标准的工业RS232通讯端口。该运动控制

2、既可独立适用，也可作为可编程控制器系统的一个特殊功能扩展模块使用，与可编程控制器主模块组成控制系统口本文分析研究了步进电机运动控制器和步进电机放大器组成的步进电机控制系统的工作方式，又研究了数字式伺服运动控制器和伺服放大器组成的伺服电机控制系统的工作方式，设计了一种通用的运动控制器，实现了对伺服电机和步进电机的控制。运动控制的核心是插补控制，运动控制器通过插补实现运动轨迹控制。本文研究了高速插补的控制方法，采用了数据采样插补方法，它是一种粗插补和精插补相结合的两级插补方法。先进行粗插补，用软件实现

3、，再进行精插补，本文采用现场可编程逻辑门阵列实现了精插补。这种软硬件结合的插补控制方法，提高的运动控制的速度和精度。运动控制的又一关键是加减速控制，本文在处理连续曲线运动轨迹的控制中，采用了一种自适应前瞻式加减速控制方法，解决了连续曲线运动控制中频繁加减速对系统精度和速度造成的影响，有效地提高了连续曲线运动控制中的进给速度和加工精度。关键词运动控制;插补;步进电机:伺服电机哈尔滨工业大学工学硕上学位论文AbstractThispaperdescribesthedesignofaMotionCont

4、rolwhichisaextendedmoduleofProgrammableLogicController(PLC).TheApplicationofthecontroltoaccuratethesiteoftwodimensionsforeconomicalnumericalcontroltools,anddiscussionthefunctionofcontrolsystemandthedesignofhardwareandsoftwareindetail.Thecontrollercang

5、ivecontrolpulsetosteppermotororservomotor.ThecontrolmodulecanworkindependentlyorworkwithPLCmaincontrolmodule.Itcanbeprogrammedbyuserwithordinalconstructionsandmotioncontrolconstructions.Thecontrollercanoutputopto-isolateddoublepulseandsinglepulse(puls

6、e/direction).Thetwoaxiescanworkindependentlyorcooperately.Thecontrollerhashardwarepositionlimitation,origindetection,troubledetectionandsixteenI/Ointerfacewhichusercanprogram.Besidesthat,astandardRS232connectorisavailable.Firstly,Ianalsysthesteppermot

7、orcontrolsystembasedonsteppermotormotioncontrolandthestepperamplifier,andreseachtheservomotorcontrolsystembasedonservomotormotioncontrolandtheservoamplifier.Inthispaper,Acombinedmotioncontrolisdesigned,itcancontrolnotonlysteppermotor,butalsoservomotor

8、.Tothemotioncontrol,themostimportantpartisinterpolationcontrol,inthepaper,Ianalysiskindsoftherealizationofinterpolation.Iappliesamethodsthatcombinecoarseinterpolationandextractinterpolation.Thecoarseinterpolationisrealizedbysoftware.Theextract