毕业设计（论文）外文翻译译文：精密步进电机控制器在机器人中的应用

毕业设计(论文)外文资料翻译系（院）：计算机工程学院专业：通信工程姓名：学号：外文出处：http://www.cercom.polito.it/Publication/P(用外文写)df/179.pdf附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导教师评语：该生的英文翻译原文是一篇关于精密步进电机控制器在机器人中应用的科研论文，具有一定的科技含量和专业深度，符合毕业设计的要求，这篇文章的翻译有助于做好该生的毕业设计，且可以检验该生的专业英语水平。该生的翻译文章语句通顺，译文与原文意思一致，达到了毕业设计英文翻译的要求。年月日签名：

附件1：外文资料翻译译文精密步进电机控制器在机器人中的应用作者：DrDineshp.Hital.HrChinChaiTeckChaiandHrToeHyint单位：新加坡南洋理工学院电子与电气工程学院摘要：本文介绍了一个精密步进电机控制器，该控制器可以独立并同步控制多个步进电机。该控制器内置围绕一个16位微处理器，提供快捷可靠的控制操作。此外，使用的微技术可以达到电子级的高分辨率并防止机械共振。该控制器还包括6个输入/输出端口。这种控制器在制造业广泛应用。例如，它可以用来控制多达6个自由度的机器人。该控制器已经过同时控制6个步进马达（同步的）的高精度轨迹应用测试。1介绍 传统的步进电机驱动器允许的发动机允许马达工作在整步模式或半步模式。这种驱动系统的性能通常受限于步进电机的机械共振。微步驱动系统通过适当的控制每个阶段的电流克服了这一问题[1,6]。这种驱动器通过一种等同于整数中的分数的因素改进电机的分辨率。举例来说，每转用200步的电动机变成一个每转2000步的电动机分辨率提高了10倍。这种分辨率的提高使其位置精度也有所改善[5,6,7]。 虽然开环控制通常在位置精度方面有令人满意的表现。但如果电动机运行在高负荷，高加速状态可能会出现一些问题。电机可能会跳步骤或冲出。这些状况可以通过闭环控制的使用来克服[2,3,6]。在闭环控制中脉冲序列的产生和开环系统是一样的[8]。唯一的区别是，一个光电编码器的输出是用来递减步骤计数器的。 本文介绍了一种闭环的微步进电机控制器，克服了不稳定的问题同时可以具有高精度。这项技术提高电子步进的分辨率并抑制列振荡。另一个关键特点是控制器可以控制多个步进电机（独立或者同步）。这大大提高了它在现代控制应用中的作用。此控制器控制六自由度的应用是其中一个例子。受控制的机器人能非常准确的点到点的轨迹控制。基本上，这种控制器和标准步进电机驱动器（如L297和L7180）一起使用。2工作原理控制器的设计既适合开环操作又适合闭环操作。最引人注目的是它能够准确地定位转子这样使控制系统具有高度的精确性。在正常条件下开环控制的表现令人满意，但如果电动机运行在高负荷，加速条件下可能会出现问题。电机可能会因为负载的惯性在加速时跳步骤或减速时冲出。因此，在这种情况下，应用闭环控制位置的是可取的。3闭环控制在闭环控制计划中，检测瞬时转子位置并反馈到控制单元。只有当电机对前一命令的反应令人满意时才会发下一个命令，因此电机不可能失去同步。反馈计划的框图见图1。带有位置检测功能，加速还可以自动调整。光学编码设备用于位置反馈。4运动简介 每个步进电机的负载惯性函数有一个最大的起点和停止速度。因此，步进电机不能在高于最高速度时启动或停止而不会失去步骤。然而，在进行整个缓慢的运动时这将是一种浪费。因此，要产生一个最佳流速剖面。如图2所示是一个典型的轮廓。可编程定时器用于此目的，一个可行的方案如图3所示。此可编程定时器用于生成一个频率取决于计时器预装注册的脉冲序列。每次槽加速/减速时的步骤数可由下式得出：i=1,2,…n；A=加速度（或减速）；Vm=最大速度；n=在加速或减速中的连续数这些步骤由微处理器控制。步数n必须足够大这样高速时步骤的改变才不会太大。在恒定速度时期。总步骤数，由下式给出：其中D=总人数的步骤移动5同时控制多个电机我们看到，微处理器大多数的时间是理想的。它是用来每次记下加载和预注册数量与向量。这个任务可以在时间内做完。因此，它可以通过一个微处理器同时控制多个步进电机。唯一的问题是电机的同步。该发动机的数量只受处理器速度的控制。每次速度改变见有一百子步骤的巨鹿平均功率2kHz，这样它可以控制400个发动机。实际是6-10个。当需要两个马达同时启动起来，或者是要一个马达等待其他的停止后才可以启动时同步问题就出现了。为了解决这个问题一套明确的软件命令定义产生了。每个命令定义了处理器要执行的一个特定的任务。这些命令是结合在一起，形成一个序列的缓冲区代表了由电机完成的一系列的行动。有一共有6序列缓冲器。这些都定义了一个序列马达。当接到命令运行序列缓冲区。该处理器将持续地检测每个电机的状态和更新状态标志，并检查是否需要任何服务。如果是的话将给予适当的服务及行动将进入下一个电机。它将持续到停止命令执行。6硬件推荐的控制器的不同模块包括：含RAM和ROM的68000CPU；步脉冲发生器（速度和距离电机计数器）；光学反馈电路轴编码器；一般60位I/O端口；VME总线接口；控制器的原理框图如图中所示4。在实时应用中，电机用于驱动机器人关节和XY工作台的控制。这些通常控制设备，如传感器，限位开关等。对于由这些设备接口的CPU，60位通用I/O端口可在控制板上。被用于串行和并行接口和74LS191的MO68681和MO68230被级联形成16位一步生成速度计时器。脉冲变频率为20兆赫。底板使用标准的欧洲标准卡间接96向插头41612连接器。目前的评级每个触点是1.5安培。扩展卡扩展内存。如果需要VME总线和步骤脉冲发生器可插在更多电动机上。虽然步进电机一般通过开环控制可以执行圆满，编码器电路的开发可以获得确切位置的反馈。1000路光学轴角编码器可用于每个电机。解码器的方向也验证了电机旋转在指定方向。信号ENCDIRN是解释为很高的顺时针方向。这个如图所示5。根据闭环控制，解码方向信号与发送到微驱动器的方向信号对照。如果他们是不同的，中断发送到微处理器。一个24位可编程用做距离测量的计数器通过计算高速计数器产生的脉冲的个数测量。它有一个24位预记录器，当目前计数完成时用来储存下一步。每当定时器计数为零，一个脉冲的产生。它被用来控制步进电机的步骤。速度计时器将重复周期并在输出端产生脉冲流。在惠普逻辑开发系统HP64000和MC68000仿真器被用作用于测试和故障诊断的开发工具原型。7系统软件汇编语言的使用，是因为机器编码更加紧凑且高效率，它需要较少的执行时间。因此更多的电机可被一个控制器控制。这个模块包括用于定义文件、运行配置文件、定义序列、跑序列和停止运动的各种功能的子程序。还有一些必须初始化上电或硬件复位的设备，即并行接口、异步发送接收器和可编程定时器。用于主控制程序一些重要的软件模块是：定义文件：基本上有4个参数需要具体说明。这些是：速度，加速，距离。从这些参数该处理器将产生一个加速表并返回主程序。运行文件：该模块预载加速表中的定时器和加速器。当计数器计数为零。它的处理器中断下一组装载数字的进入。现状通道x显示配置文件的地位。定义序列：这是一个中输入一系列的命令并保存在序列缓冲区的程序。下面的命令允许:PX:运行文件xDn:延迟的n个单位Wx:等待通道x运行序列：该处理器从目前的缓冲区提取命令序列，并与可接受的所有命令比较。那个所有可用的命令。如果没有符合的则出现一个错误标志并返回主程序。任何一个符合时则立即执行此命令。完成后，它增加序列命令指针指向下一个命令。那个处理器一次执行一个程序。资料：用户指定旋转方向，角距离和时间议案。其他感兴趣但并非如此重要的参数是加速度和最大的电机转速。通常情况下，采取的距离是最重要的参数。我们采用了一个常数加速文件。速度变化的步骤固定在500Hz。在微步数目提出的议案是由用户指定。许在低速所需的时间比在高速反而长。8实验结果设计的系统进行了大量的定位精确度的测试。电机控制器可驱动任何可接受数字步骤和方向命令的步进电机。为了测试定位精度，设置了三种参数，即速度、加速度和距离。距离参数电机输出的脉冲步数。一系列测试，得出了不同的测试值，结果见表1。在定位精度非常良好没有任何错误计数。进一步试验来进行测试同时控制六个步进电机独立和同步工作。无有关这方面的数据记录。数字脉冲计数器被用来验证同时控制多通道时定位的精度。该发动机被放在远离电子电路的地方以减少干扰。稍后适当屏蔽不会造成任何干扰问题。差分序列和剖面得以实现。该控制器保持所有和相同的位置精度已经完全没有问题。步进电机的分辨率可提高提供更高的脉冲。使用计时器计数的方法产生的脉冲序列时最高脉冲控制器的速度在指100kHz，输入频率计时器必须大于100kHz。9结论本文介绍令闭环执行的微步进电机控制器。本控制器的主要特点是提供给定步进电机控制系统高定位决议的实施的灵活性。该控制器的准确性被广泛测试过。测试过程中已经完全没有失踪一步的问题。该控制器能够控制多达6个步进电机无遗漏的位置精度。拟议系统已经过机器人控制多个轴的测试且测试结果已经很好。这种控制器还可以用于机器人应用的轨迹控制和X，Y工作台控制。表1定位误差实验结果频道速度加速度距离误差11111150010005000100005000010000050001000020000500001000002000001234567890123456789012345678000000222222500100050001000050000100000500010000200005000010000020000012345678901