基于ARM和FPGA的嵌入式伺服压力机控制系统设计.pdf

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1、·电气与自动化·张伟。等·基于ARM和FPGA的嵌入式伺服压力机控制系统设计基于ARM和FPGA的嵌入式伺服压力机控制系统设计张伟，唐敦兵，周建华，杨俊，张泽群，仲太生(1．南京航空航天大学机电学院。江苏南京210016；2．江苏扬力集团有限公司。江苏扬州225104}摘要：通过对曲柄滑块伺服压力机和伺服电机的工作原理进行分析。对伺服压力机控制系统的软硬件进行了选择和设计．为伺服压力机滑块的精确控制提供了依据。设计了以$3C2440微处理器和FPGA为核心的控制器．构建了Linux~Xenomai的实时操作系统．并采用Qt／Embed．ded开发人机交互界面。控制系

2、统功能完善。操作界面设计人性化。关键词：嵌入式系统；伺服压力机；控制系统中图分类号：TG315；TP273文献标志码：B文章编号：1671．5276(2015)03—0150—05DesignofEmbeddedControlSystemofServoPressBasedonARMandFPGAZHANGWei，TANGDun—bing，ZHOUJian-hua，YANGJun，ZHANGZe—qun，ZHONGTai—sheng(1．NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，CollegeofMechanicala

3、ndElectricalEngineering，Nanjing210016，China；2．JiangsuYangLiGroupCo．，Ltd．，Yangzhou225104，China)Abstract：Basedontheanalysisoftheworkingprincipleofcrank-sliderservopressandservomotor，softwareandhardwareofthecontrolsystemforservopressareselectedanddesigned，whichprovidethebasisforcontrollin

4、gslidermoveprecisely．Thecontrollercomposedof$3C2440microprocessorandFPGAisdesignedandreal-timeoperatingsystembasedonLinux+Xenomaiisconstruc-ted．Thentheman-machineinterfaceisdesignedbyQt／Embeddedsoftware．Thefunctionofthecontrolsystemisimprovedandtheinterfaceisofhumanizeddesign．Keywords：

5、embeddedsystem；servo·press；controlsystem等检测器件形成闭环控制。可在一个冲压周期内对滑块0引言速度进行规划，针对不同材质、冲压对象，设计不同的加工模式．其中伺服控制器的设计与伺服控制软件的开发是整随着电子技术和数控技术的发展，促进了压力机行业个伺服压力机开发的核心。伺服压力机控制系统主要由水平的提高和技术的进步。特别是在最近十多年，由于伺触摸屏、操作面板、伺服系统控制器、伺服系统控制软件、服控制技术的引进．彻底打破了传统压力机行业的发展，交流伺服电动机驱动器、交流伺服电动机、位置检测传感先后出现了液压伺服压力机、电动伺服压力机

6、、复合伺服器等组成．如图1所示。压力机、直接驱动伺服压力机等多种形式的伺服压力机⋯。其中直接驱动伺服压力机采用伺服电机直接对滑块进行驱动，可有效地控制压力机滑块的行程路径、冲压的速度和输出力的大小。改善了压力机的工作环境．拓宽了压力机的使用范围，适用于拉深、冲裁、弯曲、压印、成形等多种不同的加工工艺。具有精度高、柔性好、效率高、噪图1伺服压力机控制系统原理图声低、环保性、复合性等特点，体现了现代锻压机床的一种发展趋势j。目前控制系统大多采用PC机与运动控制卡相结合，研究目标是以嵌入式技术为平台，利用其软硬件资源使用通用操作系统，如windows操作系统。其优点在于能

7、可定制的特性，开发高可靠性、低功耗、高性价比的嵌入式将PC机的开放性和信息处理能力与运动控制卡的运动伺服压力机控制系统。处理特性相结合．但整个控制系统成本高、硬件资源浪费严重、功耗大_3]。以ARM9和FPGA组成运动控制器，向1控制系统总体设计伺服电机驱动器提供控制指令，实现伺服压力机的滑块速度和位置的调节。以三星公司的$3C2440微处理器为核伺服压力机与传统压力机的最大区别在于，滑块速度心构成系统主板．配合以FPGA为核心的扩展板，构成硬曲线的柔性规划，并配合伺服电机中编码器和位置传感器基金项目：国家自然科学基金(51175262)；江苏省产学研前瞻项目(