驱控一体式运动控制系统研究

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1、ZhejiangSci-TechUniversity硕士专业学位论文ProfessionalMaster’sThesis中文论文题目:驱控一体式运动控制系统研究英文论文题目：AstudyonIntegratedDriveMotionControlSystem专业学位类别：工程硕士（全日制）学科专业：机械工程作者姓名：朱远建指导教师：袁嫣红递交日期：2015年1月5日浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加《标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，化不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：ｚＷ占年＾月户曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部口或机构送交本论文的复印件和撫盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可於将学位论文的全部或部分内容编入有关Ｌ、数据库进行

3、检索和传播，可义采用影印缩印或担描等复制手段保（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名签字曰期＜多曰：文如年月导师签名签字日期：知年月日＾＾浙江理工大学硕士学位论文驱控一体式运动控制系统研究摘要随着自动化技术、计算机技术、智能机器人技术的发展，运动控制技术已经向高速、高精度、低成本、高稳定性方向发展。基于FPGA+MCU的驱控一体式运动控制系统是一种把所有运动控制模块都集成到一片FPGA芯片上的运动控制系统，MCU作为协处理器负责任务调度和状态处理。该运动控制

4、系统具有实时处理能力强和运动控制性能好等优点，以后必将成为运动控制的主流系统。论文研究了国内外运动控制系统的核心技术和发展现状，提出了基于FPGA+MCU的驱控一体式运动控制系统。主要内容如下：(1)对驱控一体式运动控制系统进行了硬件规划和内部模块划分。硬件规划主要是搭建FPGA的外围电路，内部模块划分是对运动控制模块进行划分。基于FPGA的运动控制模块主要由脉冲发送模块、正交编码器解码模块、插补算法模块、加减速算法模块和接口模块组成；MCU作为协处理器主要负责任务调度、LCD模块、触屏输入模块、

5、串口模块的设计。(2)采用DDS直接数字频率合成算法实现脉冲发送模块，通过调节频率控制字k可实现1HZ-25MHZ的任意调频，通过对分频器内部加入计数器溢出清零的逻辑判断模块，此算法可消除由频率控制字不能被整除引起的频率输出不稳定问题。(3)在对正交编码器信号进行解码计数时，不仅把有限状态机逻辑状态的转变作为加减计数的标志，而且引入了时间当量的概念，即逻辑状态的保持时间与正交脉冲周期的四分之一是否相等，如果逻辑状态保持时间小于这个量就说明这种状态的转变是由于外部扰动所引起的干扰信号，必须对这种信号

6、进行屏蔽，以免产生误计数。(4)对梯形加减速和S形加减速算法进行了原理分析，最终采用仿S形加减速算法实现加减速设计。采用数字积分法设计了直线和圆弧插补器，搭建滴塑机硬件平台，并进行实验验证。控制喷头实现平面直线和圆弧轨迹运动。关键词：FPGA；有限状态机；直接数字频率合成；数字积分法I浙江理工大学硕士学位论文驱控一体式运动控制系统研究AbstractWiththedevelopmentofautomaticcontrol,computerscienceandintelligentroboticst

7、echnology.Motioncontrolsystemhasdevelopedtoahigh-speed,high-precision,lowcost,highstabilitydirection.DrivingmotioncontrolsystemisanintegratedstructurewhichisintegratedintothemotioncontrolsystemonanFPGAchip.Asaco-processor,MCUisresponsiblefortaskschedu

8、lingandstatehanding.Themotioncontrolsystemwillbecomethemainstreaminthefutureofmotioncontrolsystemwithreal-timeprocessingcapabilityandgoodmotioncontrolperformanceadvantages.Inthisthesis,somecriticalkeytechnologyanditsdevelopmenttrendarecarefull