多轴运动控制器开题报告

毕业设计〔论文〕开题报告1．结合毕业设计〔论文〕课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：多轴运动控制器文献综述摘要：运动控制是20世纪90年代在国际上兴起的结合现代电力电子技术、计算机技术、传感器技术等进行控制系统设计的一门多学科交叉的技术，在数控机床、汽车、轻工、纺织和军事等领域应用广泛，其中的数控技术、机器人技术更是一个国家运动控制技术开展水平的重要标志。Abstract:Motioncontrolisainterdisciplinarytechnologyinthenineteennineties，asthecombinationofmodernpowerelectronicstechnology,computerTechnology,sensortechnology,controlsystemdesign.IntheNCmachinetool,Auto,lightindustry,textileandmilitaryandotherfieldsarewidelyused,inwhichthenumericalcontroltechnology,robotictechnologyarethesymbolofastate'slevelofdevelopmentofmotioncontroltechnology.1.运动控制器的概念：运动控制起源于早期的伺服控制。简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。早期的运动控制技术主要是伴随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的开展而开展的。早期的运动控制器实际上是可以独立运行的专用的控制器，往往无需另外的处理器和操作系统支持，可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。这类控制器可以成为独立运行的运动控制器。这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计，往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能，用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件，然后传输到控制器，控制器即可完成相关的动作。这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用，控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议，用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统运动控制需求：在工业和医疗领域中，最常见的电动机就是步进式、有刷式以及无刷式直流电动机，但是其实还有一些其它类型的电动机。每种电动机都需要有独立的输入信号来鼓励电动机，然后将电能转换成机械能。在最广义的意义上，运动控制可以帮助你使用电动机(最大程度上满足你的应用需求)，而无需考虑所有鼓励电机所需的低层次的鼓励信号。另外，运动控制还具备一些高级功能，因此可以基于模块搭建高效地实现指定的应用，为一些常规任务提供解决方案，如精准定位、多轴同步，以及指定速度、加速度和减速度的运动等等。因为大多电动机的工作环境都是瞬时的，所以运动控制工具必须能够适应不同负载和动态条件，而这那么需要一些复杂的控制处理算法和机械系统的反响信息。最后(但并不是最不重要的)，运动控制的任务一般都比拟严格，而且通常其所操控的机器还可能会伤及到周围的人。因此，运动控制中必须具备一些平安特征，如限位开关(limitswitch)和I/O通道，用以收集状态信息并执行停止程序。运动控制器研究现状：自20世纪80年代初期，通用运动控制器已经在国外多个行业应用，尤其是微电子行业的应用更加广泛。当时运动控制器在我国的应用规模和范围很小。目前，国内的运动控制器生产商提供的产品大致可以分为3类：第一类是以单片机或者微处理器作为核心的运动控制器，这类运动控制器运行速度较慢，精度不高，本钱相对较低，在一些只需要低速运功控制和对轨迹要求不高的轮廓控制场合应用。第二类是以专用芯片〔ASIC〕作为核心处理器的运动控制器，这种控制器结构简单，但是大多数只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。由于这种控制器不能提供高速连续插补，也没有前瞻功能〔Lookhead〕,特别是对于大量的小线段连续加工的场合，就不能使用这种控制器。第三类是基于PC总线的以DSP和FPGA作为核心处理器的开放式运动控制器。这类开放式运动控制器以DSP芯片作为运动控制器的核心处理器，以PC机作为信息处理平台，运动控制器以插卡形式嵌入PC机，以“PC+运动控制器〞的模式。这样将PC机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器芙蓉运动轨迹控制能力有机的结合在一起，具有开放程度高、运动轨迹控制准确、通用性好的特点。这类运动控制器充分李永乐DSP的高速数据处理能力和FPGA的超强逻辑处理能力，便于设计出功能完善、性能优越的运动控制系统。4.运动控制系统的组件下列图描述了运动控制系统的根本组成局部。

图1.运动控制器是运动控制系统的核心。你所开发的应用软件便是你应用程序中的特定局部。应用软件定义了运动配置文件，以及特定事件触发并影响配置文件的方式。应用软件由好几个可选的层次构成。通常来说都包含一个用户界面程序，用以实现交互式操作。很多运动控制应用都包含应用层，实现警报处理和数据库连接性。它们还通常包含由运动控制器执行的运动控制指令。运动控制器的制造商提供了应用软件的开发环境。根据上述内容，运动控制器创立运动配置文件，根据这些配置文件，控制器将信号通过放大器或者电动机驱动传到电动机，放大器的任务就是从控制器接收信号，然后将它们变成可以驱动电动机转动的信号。随着电动机运转，反响设备〔通常是位置传感器〕会将位置信息反向传递至控制器，构成闭环控制环。运动控制器通过位置传感器获取电动机的位置信息，从而推算出电动机的移动速度。有些应用中需要有多个反响设备，以保证该电动机所驱动的机械系统能够正确运行。虽然反响设备提供了位置信息，但有时还需要向控制器传递一些特殊的反响信息，譬如压力传感器或者震动传感器的数据。5.运动控制器的架构运动控制器就像是运动控制系统的大脑，它要计算每个预定运动轨迹。该任务非常重要，因此它需要一个专门的资源以保证高度确实定性。运动控制器利用其所计算出来的运动轨迹来决定适宜的扭矩命令，然后将其发送至电动机放大器，才真正产生运动。控制器还必须通过监测限制条件和紧急制动条件，来关闭控制环并处理监控(supervisorycontrol)，从而保证平安操作。这些操作都必须实时实现，以确保有效运动控制系统所必需的高度可靠性、确定性、稳定性和平安性。

图2.运动控制器架构下面描述运动控制器的各种不同任务。监控–提供了执行特定操作所需的命令顺序安排和协调。这些特殊操作包括：系统初始化，其中包括返回到零位置。事件处理，其中包括：电子传动，基于位置信息的触发输出，基于用户定义事件的配置文件更新。故障检测，其中包括：遇到限位开关停止运动，遇到紧急制动或者驱动故障、看门狗等时的平安系统反响。轨迹发生器–根据用户定义的配置文件进行路径规划。控制环–执行快速的闭环控制，在多轴上同步维持位置、速度和轨迹。控制环根据反响信息来处理位置/速度环的关闭，并决定系统的响应和稳定性。在步进式系统中，由步进发生组件构成控制环。该控制环包含一个插值组件或者样条引擎(splineengine)，在轨迹发生器所计算出的两个设置点之间进行插值。这样，控制环的执行速度就会快于轨迹发生器。图2描述了NI运动控制器的功能架构。运动I/O–作为模拟和数字I/O，发送并接受来自于运动控制系统其余局部的信号。一般来说，模拟输出用作驱动的命令信号，数字I/O那么用于正交编码信号，作为电动机的反响信号。运动I/O实现位置断点和高速捕获。同样，监控也使用运动I/O来实现必需的特定功能，如响应限位开关、生成初始化系统所需的运动模式等等。展望：1.运用DSP作为运动控制器的处理器，实现更为复杂的控制算法，得到实现更为精确的位置控制和更优的电机运动动态特性。同时，在运动控制器内部实现不同的插补算法，增强运动控制器的可编程性能，建立运动控制器的操作平台和完善的人机交互功能，使得运动控制器具有更强大的控制性能和更容易编程。2.随着微电子技术和电子设计自动化(EDA)技术的迅猛开展，片上系统(SystemonChip)的时代已经到来。这种片上系统可以将包括中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)以及总线接口和其它功能模块在内的整个电子系统集成到一个芯片上，实现更高的集成度和系统性能。7.主要参考文献1.韩安太，刘峙飞，黄海，DSP控制器原理及其在运动控制系统中的应用，北京，清华大学出版社，20032.丛爽，李泽湘，实用运动控制技术，北京，电子工业出版社，20063.NI公司，运动控制系统，20054.NI公司，多轴运动控制器说明书，20075.TrioMotion公司，Trio数字运动控制器说明书，20046.固高公司，GT系列运动控制器编程手册，20047.众为兴公司，ADT-TP3860六轴运动控制器说明书，20048.TC55系列运动控制器说明书，20059.BK168运动控制器说明书，200410.运动控制器－美国PMAC控制卡说明书，200511.北京多普康自动化技术，CS40-11U单轴运动控制器使用说明书,200612.基于DSP的多轴运动控制器的研究谢万德200213.运动控制器在国内的应用及开展吴孜越，胡东方，杨丙乾200714.基于DSP的运动控制器王高中200415.多轴运动控制器及其运用陈兴平，郝新200216.运动控制的根底NI公司17.浅谈运动控制技术的开展现状及应用前景刘冬敏，薛培军200718.运动控制系统的开展与展望王家军，齐冬莲2004毕业设计〔论文〕开题报告２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段：1.本毕业设计的目的：对多轴运动控制器的组成结构、应用范围与使用要求有一定的了解，掌握PID参数调节对运动控制系统响应性能及调节规律，熟悉多轴运动控制器与伺服控制系统的相互连接关系，初步掌握多轴运动控制器的应用程序的设计步骤与过程，能进行多种功能参数设计，实现闭环位置伺服控制。2.本毕业设计研究或要解决的问题：1.了解NI公司的多轴运动控制器的组成结构、应用范围与使用要求；2.完成多轴运动控制器与伺服控制系统的连接，构成一个完整的运动控制系统；3.完成运动控制器PID参数调节，了解系统响应性能及调节规律之间的关系；4.应用多轴运动控制器调试界面，完成运动控制系统的闭环运动；5.进行系统综合调试，进行位置定位、跟踪〔包括原点寻找、加减速时间与加速度等设定〕等运动过程。3.本毕业设计课题成果的内容：1.多轴运动控制器调试界面；2.运动控制系统的控制程序流程；3.毕业设计论文。4.本毕业设计课题工作进度方案2023年2月27日～3月23日3月24日～4月6日

4月7日～4月20日

4月21日～5月4日

5月