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《武汉理工大学》 2005年
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基于DSP高速高精运动控制器研究

朱显新  
【摘要】:高速高精运动控制器在高端数控技术中占有举足轻重的地位,随着微电子技术、伺服控制理论等相关数控技术的飞速发展,目前运动控制器已经从以单片机为核心的运动控制器和以专用芯片(ASIC)为核心的运动控制器,发展到了基于PC总线的以DSP和FPGA混合结构为核心的开放式运动控制器。运动控制技术也由面向传统数控加工行业、专用运动控制技术而发展为具有开放结构、能结合具体应用要求而快速重组的先进运动控制技术。 本文详细介绍了通过采用TMS320C32浮点DSP和现场可编程门阵列(Altera的FLEX 10K10)的混合结构构成的高速高精运动控制器。首先阐述DSP+FPGA结构实现高速高精运动控制器的必要性和可行性,然后从功能模块化的角度分别介绍DSP的性能、最小系统的配置及DSP如何实现B样条插值和PID控制;分析FPGA的特点、原理与结构、程序下载到芯片的配置及FPGA在运动控制器中的主要功能,即通过光栅尺计数来反馈电机的实际运动位置和系统的地址译码、片选功能;最后描述了两个重要算法:B样条插值算法和PID控制算法的原理及MATLAB仿真。该系统经过实际验证,取得了比较好的控制效果。 高速、高精始终是运动控制技术追求的目标。充分利用DSP高效的数值运算能力,进行复杂的运动规划、高速实时多轴插补、误差补偿和更为复杂的运动学、动力学计算,使得运动控制精度更高、速度更快、运动更平稳;而可编程逻辑器件具有高度灵活的可配置性、并行处理的高速性;充分利用DSP和FPGA技术,使系统的结构更加开放,根据用户的应用要求进行定制化重组,设计出个性化的运动控制器将成为市场应用的方向。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP273

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 白刚;;小功率异步电动机直接转矩控制的DSP实现[J];机电元件;2010年04期
2 白刚;;基于DSP的小功率异步电动机直接转矩控制探讨[J];工程与试验;2010年04期
3 白刚;;直流电动机双闭环控制的DSP实现[J];中国高新技术企业;2010年33期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 罗召成;基于现场总线的开放式多轴运动控制器设计[D];浙江大学;2012年
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3 张玉姣;基于DSP的运动控制器的设计与研究[D];华中师范大学;2009年
4 闫莎莎;基于DSP+CPLD的多轴运动控制器平台设计及单轴伺服运动控制算法研究[D];浙江大学;2010年
5 杨秋娟;网络化开放式数控系统相关技术研究[D];济南大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范程华;朱武;;专家PID温度控制在高真空磁控溅射镀膜机中的应用研究[J];合肥师范学院学报;2009年03期
2 胡龙军;陈一波;陶吉利;;基于神经网络参数自整定PID控制的应用[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年06期
3 沈亚斌;赵涛;陈桂;;过程控制系统课程教学改革的探索与实践[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年06期
4 刘志学;吴丽娟;;模糊迭代学习在单关节机器人运动控制中的应用[J];辽宁科技大学学报;2009年04期
5 刘宇;王克成;;基于Fuzzy-PID算法的热处理炉新型控制器[J];辽宁科技大学学报;2009年06期
6 徐少川;王琳琳;;基于单神经元自适应PID的煤气混合解耦控制[J];辽宁科技大学学报;2010年02期
7 杨玉杰;;模糊控制在酸洗系统温度控制中的应用[J];辽宁科技大学学报;2010年03期
8 肖永军;杨智;董冉;熊准;曾庆栋;;无线光通信粗跟踪一维模拟实验研究[J];半导体光电;2011年04期
9 王梅莉;方忠;;高炉炉顶压力控制分析[J];包钢科技;2009年06期
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2 王旭光;孙衢;;基于模糊免疫控制的PI调速器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;Research of PID Parameter Optimization Based-on Cultural Based Ant Colony Algorithm for Superheated Steam Temperature[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 苏思贤;杨慧中;;一种基于RBF在线辨识的单神经元自抗扰控制器[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
5 潘海鹏;冯孝燕;苏良瑶;;基于模糊PID复合前馈控制的电脑横机定位控制系统[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
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7 李凌;苗鑫;袁德成;;基于神经网络控制的倒立摆系统仿真研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
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9 钱锋;层合压电智能结构振动主动控制数值模拟及其优化[D];合肥工业大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
2 苗晋玲;基于ARM的三自由度直升机嵌入式控制系统设计[D];南昌航空大学;2010年
3 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
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5 刘鲁艳;基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计[D];山东科技大学;2010年
6 刘健洪;基于ARM和CAN总线的染色机温度控制系统研究[D];浙江理工大学;2010年
7 李保强;基于模糊PID的叶腊石烤箱温度控制系统研究[D];郑州大学;2010年
8 刘玲玲;PID参数整定技术的研究及应用[D];郑州大学;2010年
9 田雨;柴油机电液调速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李宝祥;船舶主机控制及损管监控系统的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛一楠,杨显富;基于CPLD的光电脉冲码盘信号四倍频电路设计[J];成都大学学报(自然科学版);2004年03期
2 唐建新;;开放式智能化、网络化的数控技术[J];常州工程职业技术学院学报;2006年01期
3 姬志艳,李永东,司保军,郑逢时;无速度传感器异步电动机直接转矩控制系统的研究[J];电工技术学报;1997年04期
4 蒋仕龙;吴宏;吕恕;龚小云;;通用运动控制技术现状、发展及其应用[J];电工文摘;2009年01期
5 郗志刚,周宏甫;运动控制器的发展与现状[J];电气传动自动化;2005年03期
6 李宁 ,徐俊 ,王晓伟 ,王帆;电子齿轮原理及实现方法[J];电气传动;2002年03期
7 吴义荣,林雨;我国数控技术与产业的现状、发展趋势及对策[J];锻压装备与制造技术;2005年02期
8 周冬成;王永斌;郑亚平;;基于FPGA的小数分频频率合成器设计[J];电子测量技术;2006年03期
9 胡赤兵,谭伟明,侯启真,田保仓,阎树田;数控齿轮加工中的技术关键[J];甘肃工业大学学报;1997年02期
10 王世刚,陈集,马玉林;数控加工在线监控系统的研究[J];河北科技大学学报;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王会方;串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D];浙江大学;2011年
2 武传宇;基于PC+DSP模式的开放式机器人控制系统及其应用研究[D];浙江大学;2002年
3 赵巍;数控系统的插补算法及加减速控制方法研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵敏;基于FPGA实现的PCI数据采集卡的研究[D];华北工学院;2002年
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3 刘洪泳;四轴伺服运动控制卡的研制[D];南京航空航天大学;2004年
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5 吴廷忠;开放式高速运动控制器的研究[D];浙江大学;2004年
6 宋钢;基于DSP和CPLD的运动控制器的设计与研究[D];电子科技大学;2004年
7 徐鸿书;基于DSP的多轴运动控制器的研究[D];大连理工大学;2005年
8 余昌盛;基于PCI总线数据采集与运动控制系统研究[D];浙江大学;2005年
9 孟凯;基于FPGA的函数发生器[D];兰州理工大学;2005年
10 陈建有;基于CAN总线的电液伺服控制器的设计[D];兰州理工大学;2005年
【二级引证文献】
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1 童亮;数控机床网络化集成运行模式及关键集成技术研究[D];重庆大学;2011年
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2 韩立洋;经济型五轴数控雕刻机关键技术的研究[D];苏州大学;2010年
3 刘楠;开放式数控系统运动控制器的软件开发[D];哈尔滨理工大学;2010年
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5 林景山;开放式全电动折弯机数控系统的研究与开发[D];华南理工大学;2011年
6 于萱;非标数字装备通用控制器运动学通用控制方法研究[D];天津理工大学;2011年
7 沈俊轶;异步电动机控制系统开发平台研究[D];广西工学院;2011年
8 曹景龙;基于CPLD的位模式插补控制器研究[D];山东科技大学;2011年
9 罗召成;基于现场总线的开放式多轴运动控制器设计[D];浙江大学;2012年
10 石平政;开放式运动控制器及插补技术研究[D];杭州电子科技大学;2012年
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8 田红芳;杨明多;;西门子Simotion D在五伺服枕式包装机中的应用[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年
9 杨开明;朱煜;叶佩青;;精密工作台扰动观测器设计及实现[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
10 施奇峰;王云波;岳淳;;包米勒伺服系统在连续回转式高速飞剪入口转辙器上的应用[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
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1 刘侃 孙利民;MCT8000——中国制造业腾飞的翅膀[N];科技日报;2000年
2 詹绍明;长征机床高端重型产品出口美国[N];机电商报;2007年
3 本报记者 林柏松;运动控制技术 领航中国机器设备制造业[N];机电商报;2006年
4 记者 韩战锋 通讯员 刘依霞;为提升制造业能力出谋划策[N];广东科技报;2009年
5 许玲珑;丹纳赫传动很精彩[N];中国包装报;2007年
6 钱从波;东莞实达:数控机床行业的生力军[N];中国高新技术产业导报;2007年
7 刘宝;我国包装机械行业自动化程度究竟有多高[N];中国包装报;2007年
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10 张歌东;计算机控制技术[N];计算机世界;2006年
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3 谢万德;基于DSP的多轴运动控制器的研究[D];浙江大学;2002年
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