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开放式运动控制器的软件设计

作　者: 张欢欢
导　师: 荣盘祥
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 运动控制 DSP 插补算法 PCI 软件开发
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 48次
引　用: 0次
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内容摘要

这几年,运动控制作为数控技术的核心,在随着开放式数控系统的发展的同时,它本身也获得了史无前例的发展。目前,开放式运动控制器在市场应用的主要方向是以DSP作为核心处理器的运动控制器,由于DSP的计算能力好,能够利用它来进行复杂的运动规划,还能够实现高速的多轴插补,所以能够使得控制精度更高、运动更加平稳、运行速度更快。本文的研究对象是以TI公司的16位定点DSP芯片TMS32OLF2407A为核心的运动控制卡,首先简单的介绍了该运动控制卡的硬件结构和一些主要芯片,然后简单的介绍了下软件的总体设计,为后面软件的整体规划介绍做个铺垫。软件设计方面主要分为四个部分:上位机的运动函数库设计;插补算法的设计;速度控制算法的设计;人机界面的设计。运动控制应用在多种多样的场合,在上位机开发运动控制函数库中,用户要想实现对底层DSP的控制只需通过调用函数库中的函数,而运动控制的细节是由DSP端来实现的,主要细节为:位置控制、插补算法、速度控制等,从软件开发流程和开发环境开始介绍DSP软件设计,接着着重介绍了进给速度控制和数控插补算法,在插补算法中介绍了直线插补和圆弧插补算法,介绍了插补算法的种类,以及分析了本系统选择比较积分法的原因。最后,在第五章介绍了本运动控制器的人机界面设计和系统的软件调试,本系统的人机界面采用VC++6.0的MFC制作的,使用方便,界面简洁;而在软件调试中可分为三个阶段,先从DSP中各模块的调试,再到DSP的软件联调,最后在现场调试中又针对软件的抗干扰能力和可靠性方面做了介绍。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题的来源  10
  1.2 课题的研究背景与研究内容  10-11
    1.2.1 课题的研究背景  10-11
    1.2.2 课题的研究内容  11
  1.3 运动控制技术概述  11-14
    1.3.1 国内外发展现状  11-12
    1.3.2 运动控制技术的发展方向  12-14
第2章运动控制器的总体设计  14-21
  2.1 运动控制器硬件结构  14-18
    2.1.1 TMS320LF2407A 的特点和功能  15-16
    2.1.2 FPGA 的介绍  16
    2.1.3 PCI 总线接口模块  16-17
    2.1.4 双口RAM 模块  17-18
  2.2 运动控制器软件结构  18-20
    2.2.1 系统软件功能设计  18-19
    2.2.2 系统软件的层次设计  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章库函数设计  21-29
  3.1 板和轴设置函数  21-23
  3.2 单轴运动函数  23-24
  3.3 独立多轴运动函数  24-27
  3.4 插补运动函数  27-28
  3.5 本章小结  28-29
第4章 DSP 中的软件设计  29-45
  4.1 软件开发流程及开发环境  29-31
  4.2 主程序设计  31-35
  4.3 速度控制  35-38
    4.3.1 速度控制原理  35-37
    4.3.2 速度控制实现  37-38
  4.4 数控插补算法  38-44
    4.4.1 插补原理  38-39
    4.4.2 直线比较积分法插补  39-41
    4.4.3 圆弧比较积分法插补  41-43
    4.4.4 比较积分法插补步骤  43-44
  4.5 本章小结  44-45
第5章人机界面的设计与软件调试  45-51
  5.1 人机界面的设计  45-47
  5.2 软件调试  47-50
    5.2.1 DSP 各功能模块的软件调试  48-49
    5.2.2 DSP 的软件联调  49-50
    5.2.3 现场调试  50
  5.3 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
攻读硕士学位期间发表的学术论文  55-56
致谢  56

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