单轴运动控制器的设计

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1、华中科技大学硕士学位论文单轴运动控制器的设计姓名：杨凯峰申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李叶松20080606华中科技大学硕士学位论文摘要近年来随着交流伺服技术的不断发展，使交流伺服系统在诸多领域得到了广泛的应用。针对工业自动化中需要单轴运动控制的应用场合，本文设计了一种基于伺服驱动器的单轴运动控制器，节省了系统成本、方便了操作使用。论文首先分析了交流伺服系统在自动化行业中的应用、介绍了国内外伺服驱动器独立运动控制的发展现状，在此基础上提出了系统的总体设计方案。阐述了轨迹规划在系统中的作用和实现思想，介绍了梯形

2、曲线和S形曲线路径规划的原理，并对算法实现中的一些关键性问题作了具体分析。然后对单轴运动控制器的硬件平台、中断驱动和周期调度的伺服软件设计思想进行了介绍，并对轨迹规划的模块化封装设计进行了详细的介绍。为适应不同的应用场合，论文采用了CAN总线通讯和SPI通讯作为系统的通讯接口，分别给出了这两种方案的通讯接口电路和软件设计，并对运动控制指令的帧格式作了相应定义。最2后，分别对CAN通讯分布式控制和伺服驱动器内置EPROM存储独立运行控制进行了实验，验证了上述两个设计方案的可行性。同时，论文给出了不同运动参数下梯形曲线和S形曲线路径规

3、划的实验结果，结果分析也验证了算法的正确性。关键词：交流伺服系统单轴运动控制器轨迹规划梯形曲线S形曲线I华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withthedevelopmentofACservotechnology,ACservosystemhasbeenwidelyusedinmanyfields.Targetedatthesingle-axismotioncontrolapplicationsinindustrialautomation,akindofsingle-axismotioncontr

4、ollerwhichiscost-effectiveandeasytooperate,isdesignedinthisthesisbasedonastand-aloneservodriver.Firstly,thisthsisanalysedtheapplicationsofACservosystemintheindustrialautomation,introducedthefunctionrequirementofstandalonemotioncontrolapplicationonservodrivesathomeanda

5、broad.Basedonpraticecondition,theoveralldesignschemeofthesystemisproposed.Then,thetheoryandimplementationoftrajectoryplanningareilluminated.ThepathplanningprincipleofTrapezoidal-CurveandS-Curveareintroduced,especiallyseveralkeyissuesofthealgorithmrealizationarespecifi

6、ed.Afterwards,thisthsispresentedsystemhardwarearchitectureandtheservosoftwaredesignmethodbasedoninterrpt-drivenandschedulingcycle.Meantimethemodularpackageoftrajectoryplanningisdescribeddetailly.Inordertomeetdifferentapplications,CAN-BususedinthedistributedcontrolandS

7、erialPeripheralInterface(SPI)usedinstandalonerunningmodeareadoptedascommunicationinterfaceofthesystem,interfacecircuitandsoftwaredesignaregivenrespectivelyinthisthesis.Theframeformatsofmotioncontrolinstructionsarealsosimplydefined.Finally,theexperimentresultsareachiev

8、edinbothdistributedcontrolwithCAN-Busandstandalonecontrolwith2instructionssavedinEPROMinsidetheservodrives.Thevalidityoftwod