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简述数控系统基于DSP开放式数控系统运动制约器和设计

收藏本文 2024-02-27 点赞:7229 浏览:21329 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:运动制约器作为开放式数控系统的核心,在数控系统中具有非常重要地位,得到了越来越多的重视。现阶段由于微电子技术、自动制约技术、传感器技术、计算机运用技术的进步,以而导致采取通用计算机、FPGA、微处理器、DSP制约器等现代手段构成的数字制约系统得到了快速的进展。目前基于DSP的运动制约技术的实现,为开放式数控系统的进展提供了新的方向。该开放式运动制约器能够充分利用DSP的计算能力,进行复杂的运动规划、实现高速实时多轴插补。本论文首先对数控系统的进展、近况及开放式数控系统系统结构进行浅析,并讨论运制约器在数控系统中的地位及运动制约器的探讨近况。然后提出了运动制约器的硬件设计总体案例,采取TI(德州仪器)推出的DSP芯片TMS320F2812和ALTER公司生产的FPGA器件EP2C8Q208C8相结合,开发了基于PC+NC型的四轴运动制约器。本设计以DSP作为运动制约器的核心处理器,能够方便实时的实现复杂的制约算法,提升了制约性能,同时将大量的接口电路和逻辑制约功能集成在FPGA中,提升了系统的稳定性和可靠性,主要对DSP最小系统的电路进行了说明。本论文还对制约系统软件和其开发环境及其平台进行了论述。在文章中首先介绍了主程序和中断怎么写作程序实现历程,然后重点讨论了插补算法和PID制约算法。最后对DSP最小系统、DSP电路软硬件调试,验证了该运动制约器的合理性和有效性。关键词:数控系统论文运动制约论文DSP论文PID论文插补论文

    摘要5-6

    Abstract6-7

    目录7-11

    第一章 绪论11-15

    1.1 引言11

    1.2 开发式数控系统论述11-13

    1.2.1 开放式数控系统的概念11-12

    1.2.2 开放式数控系统探讨近况12

    1.2.3 开放式数控系统类型12-13

    1.3 运动制约器探讨近况13

    1.4 本论文探讨作用和主要内容13-15

    第二章 运动制约系统总体案例设计15-22

    2.1 运动制约器类型16

    2.2 运动制约系统的总体设计16-17

    2.3 运动制约系统的硬件构成17-21

    2.3.1 示教模块17

    2.3.2 主控单元模块17-19

    2.3.3 外扩存储器模块19

    2.3.4 串口通信模块19-20

    2.3.5 反馈信号处理模块20

    2.3.6 光耦隔离 I/O 接口模块20-21

    2.3.7 电机驱动接口模块21

    2.4 运动制约系统软件构成21

    2.5 本章小结21-22

    第三章 DSP 系统硬件电路设计22-33

    3.1 DSP 处理器的选择与介绍22-25

    3.1.1 DSP 的选型22-23

    3.1.2 TMS320F2812 介绍23-25

    3.2 DSP 最小系统设计25-32

    3.2.1 供电电路25-26

    3.2.2 复位电路26-27

    3.2.3 时钟电路27

    3.2.4 扩展存储器电路27-29

    3.2.5 JTAG 接口电路29-30

    3.2.6 串口通信接口电路30-31

    3.2.7 DSP 启动方式选择电路31-32

    3.3 本章小结32-33

    第四章 运动制约器软件开发33-47

    4.1 DSP 软件开发流程33-34

    4.1.1 软件开发环境33-34

    4.2 软件整体设计思想34-35

    4.3 初始化子程序35-40

    4.3.1 系统初始化35-36

    4.3.2 中断标志与屏蔽寄存器初始化36-37

    4.3.3 串口初始化37-39

    4.3.4 定时器初始化39

    4.3.5 运动制约参数设置39

    4.3.6 数控编程文件参数配置39-40

    4.3.7 初始化内部 FLASH40

    4.4 指令信息的接收与处理40-43

    4.4.1 指令帧数据格式40-41

    4.4.2 指令帧的接收和发送41-42

    4.4.3 指令帧处理42-43

    4.5 扩展 FLASH 的读写程序43-45

    4.5.1 F2812 与 FLASH 接口设计43-44

    4.5.2 FLASH 的编程历程44-45

    4.6 运动制约层接口函数45-46

    4.7 本章小结46-47

    第五章 运动制约算法的探讨与实现47-63

    5.1 插补的分类47

    5.1.1 脉冲增量插补47

    5.1.2 数据采样插补47

    5.2 数控轨迹插补的基本原理47-48

    5.2.1 数字方式下的轨迹插补原理48

    5.2.2 脉冲方式下的轨迹插补原理48

    5.3 插补算法浅析48-51

    5.3.1 直接函数法49-51

    5.3.2 三次样条法51

    5.4 速度规划51-55

    5.5 插补函数实现55-58

    5.5.1 插补函数的核心函数55-56

    5.5.2 插补函数之间的联系56-58

    5.6 PID 制约58-62

    5.6.1 模拟 PID 制约原理58-59

    5.6.2 数字 PID 制约原理59-60

    5.6.3 PID 制约器参数的整定60-61

    5.6.4 PID 制约器设计61-62

    5.6.5 PID 制约器算法的改善62

    5.7 本章小结62-63

    第六章 运动制约器的调试63-67

    6.1 运动制约器硬件调试63-65

    6.1.1 电源电压模块测试63

    6.1.2 DSP 单元模块测试63-65

    6.2 运动制约器软件调试65-66

    6.3 本章小结66-67

    结论及展望67-69

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