PMAC多轴运动控制器研究

发布时间：2017-06-27 21:09

  本文关键词：PMAC多轴运动控制器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的经济型控制系统(如单片机控制系统)不能使各控制单元所控制的运动轴进行多轴联动控制，通过对多轴运动控制器研究，将控制单元与微型计算机构成组合系统，由一台微型计算机来统一控制多个控制单元，继而控制相应的运动轴，实现多轴联动的控制，使不同电机之间的运动控制有机协调起来，最终目的是达到系统整体的全局性能的最优化。本文主要是深入研究一种以DSP为核心的多轴运动控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)，全面阐述了PMAC运动控制器的结构、工作原理、性能及其应用。以自动数控玻璃雕刻机为例，开发一种基于PMAC的开放式数控系统，该控制系统包括硬件设计和软件设计两大模块。 首先介绍了该运动控制器主要实现的功能、结构和工作原理图，PMAC是可编程多轴运动控制器，也称运动控制计算机，它主要由Motorola DSP CPU与Delta Tau公司开发和特制的用户门阵列IC组成，是一种开放式结构。它不仅可以象普通PC机那样运行，还可以通过设置变量来控制运动过程。它不仅具有开环指令，还具有闭环指令。它可以对电机进行PID调整，可以控制8轴联动，其具有响应速度快、精度高、开发周期短、编程和操作简单的特点，可运用于机器人、数控机床等多轴控制的高精度伺服装置上。能够对存储在它内部的程序进行单独的运算，，执行运动程序、PLC程序、进行伺服环更新。并以串口、总线两种方式与主计算机进行通讯。 多轴运动控制器是一种非常灵活的控制器，它可与各种类型的主机、驱动器、电机和传感器一起完成各种类型的功能。通过应用软件和硬件特性，为特定的功能对其进行设置，以使它能正常工作。多轴运动控制器虽然提供了强大的PID参数调节功能，但其PID参数却不能随着数控加工过程状态的改变而自适应变化，通过对PID参数功能加以改善，实现自适应调节功能。 最后，将PMAC多轴运动控制器应用在自动玻璃雕刻机，深入研究了嵌入PMAC的开放式数控系统。开发一种基于PMAC运动控制器的双CPU的开放式数控系统，在当前技术条件下，采用这种基于上、下位机的开放式的可重用数控系统，具有较大的实用价值。
【关键词】：PMAC多轴运动控制器 运动程序和PLC程序 同步运行 PID参数调节 开放式数控系统
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TM571.6
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 目录5-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 现代运动控制技术概述7-8
• 1.2 现代运动控制技术的产品及其发展8-11
• 1.2.1 运动控制器定义8-9
• 1.2.2 运动控制器国内外发展现状9-10
• 1.2.3 运动控制器应用10-11
• 1.3 课题的来源、目的和意义11-13
• 1.4 本文主要工作13-14
• 第二章 PMAC多轴运动控制器概述14-23
• 2.1 概述14-16
• 2.2 PMAC-PC结构、工作原理及运动模式16-19
• 2.2.1 PMAC-PC结构原理图16-18
• 2.2.2 PMAC工作原理及功能18-19
• 2.2.3 编写运动程序19
• 2.3 运动程序轨迹的生成及运动模式19-21
• 2.3.1 运动程序轨迹的生成19-20
• 2.3.2 轨迹的运动模式20-21
• 2.4 PMAC运动控制器的安全性设计21-23
• 第三章 多轴运动控制器的结构、工作原理及其连接23-31
• 3.1 PMAC的组成及性能23-25
• 3.2 多轴运动控制器工作原理及接线25-27
• 3.3 PMAC与主机的连接27
• 3.4 PMAC与系统的连接27-29
• 3.5 输入／输出PMAC与外部的连接29-31
• 第四章 多轴运动控制器运动模式及编程31-41
• 4.1 多轴运动控制器运动模式31-34
• 4.1.1 直线混合运动31
• 4.1.2 PVT模式运动31-33
• 4.1.3 样条运动33-34
• 4.2 软件系统34-35
• 4.3 运动程序的编写35-39
• 4.3.1 控制流程35-36
• 4.3.2 G代码36
• 4.3.3 模式和运动指令36
• 4.3.4 运动程序的基本规则36-37
• 4.3.5 运动程序(加工程序)语法37-39
• 4.4 PMAC卡中PLC程序的编写39-41
• 第五章 同步运行及PID参数自适应调整的改善41-50
• 5.1 同步运行41-43
• 5.1.1 位置随动(电子齿轮)41-42
• 5.1.2 时基控制(电子凸轮)42
• 5.1.3 位置捕捉功能42-43
• 5.1.4 位置比较功能43
• 5.2 PMAC卡中PID参数的自适应调整43-50
• 5.2.1 PMAC卡中PID参数的调整44
• 5.2.2 PID伺服滤波器工作原理44-46
• 5.2.3 PID参数的调整46-48
• 5.2.4 PID参数的自适应调整48-50
• 第六章 嵌入PMAC的开放式数控系统50-65
• 6.1 开放式数控系统50-52
• 6.1.1 传统的CNC系统50-51
• 6.1.2 基于PMAC的开放式数控系统51-52
• 6.2 自动玻璃雕刻机中心数控系统的概述52-56
• 6.2.1 数控中心机床的组成53
• 6.2.2 技术说明及主要技术性能指标53-54
• 6.2.3 数控系统的构成和原理54-56
• 6.3 电机的同步控制56-57
• 6.4 数控中心控制软件设计57-65
• 6.4.1 描述系统逻辑的数据流图57
• 6.4.2 动态模型的建立57-58
• 6.4.3 软件的模块化设计58-65
• 结论65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 攻读研究生期间所发表的论文及研究成果70

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 祝建礼;徐志农;杨辰龙;竺科仪;;基于PMAC卡的超声检测运动控制系统[J];组合机床与自动化加工技术;2006年06期

2 丁希仑;张澈;陈浩;;基于VC++与PMAC的仿生四足机器人控制软件开发[J];机械制造与自动化;2012年06期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 祝海涛;支持船舶敏捷制造的新一代数控系统体系结构的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

2 郑新毅;深微孔电火花加工关键技术研究[D];大连理工大学;2010年

3 杨旭;新型叶片混联抛磨机床及其关键技术研究[D];吉林大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 柳春青;导弹引信安保机构试验台控制部分研究[D];中北大学;2011年

2 薛忠余;基于PMAC的控制系统在天线罩电厚度磨削设备中的应用[D];山东大学;2011年

3 张庆芳;重型数控铣车床C轴精密定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

4 鲁玉兰;基于PMAC的五轴电火花加工数控系统关键技术的研究[D];天津大学;2010年

5 邱必稳;非圆活塞数控车床设计与控制系统实现[D];江苏科技大学;2010年

6 陈伟汉;电位计电气性能综合测试系统设计[D];武汉工程大学;2011年

7 史媛;基于LabVIEW的多轴运动控制系统的研究[D];西安工业大学;2012年

8 陈登瑞;六自由度机械手本体结构关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

9 谭颖;六自由度检修机器人控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

10 姚纯;激光熔覆实体快速成形及送粉系统研究[D];苏州大学;2006年

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本文编号：491248