谢万德[1]2002年在《基于DSP的多轴运动控制器的研究》文中研究表明传统的数控系统体系结构是一种封闭式的结构，这种结构既不能适应制造业市场的变化与竞争，也不能满足现代制造业向信息化和敏捷制造模式发展的需要。因此，数控系统体系结构走向开放化已成为必然趋势。运动控制器是数控系统中极为重要的组成部分，开放式数控系统将导致新一代运动控制器的出现。本文在开放式数控系统的基础上，主要对运动控制器进行了研究，并针对基于DSP的步进电机运动控制器进行了设计。 第一章绪论，对数控系统的发展、现状及开放式数控系统体系结构进行分析，并讨论运动控制器在数控系统中的地位及运动控制器的研究现状。 第二章对运动控制器的原理和结构做了分析。研讨了步进电机运动控制器和伺服电机运动控制器的原理及其控制系统的构成，并分析了数控机床的伺服控制系统。 第叁章分析了运动控制器的关键技术，着重分析了总线技术、微电子技术和控制理论与伺服控制算法及其在运动控制器中的应用。 第四章集中对DSP的结构特点及DSP在运动控制中的运用进行了研讨，分析了DSP作为运动控制器核心处理器的必要性和优越性。 第五章结合计算机数控雕刻机的研制，针对基于DSP的叁轴步进电机运动控制器进行了设计，并详细讨论了其实现方法。 第六章对计算机数控雕刻机系统进行了分析，着重介绍了基于DSP的运动控制器在数控雕刻机中的应用，并进行了运动控制程序的实现。 最后，作者对本文的研究内容进行了总结，并对运动控制器的发展作了展望。
李东军[2]2008年在《基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发》文中研究表明开放式数控系统是二十世纪九十年代出现的一种先进的计算机数控体系结构,具有扩展性好、开发和维护方便、运行稳定性高、能灵活适应不同需要等特点,是未来数控技术的主要发展趋势。随着现代计算机技术、微电子技术和现代控制技术的不断发展,开放式数控系统如何有效地利用这些先进的技术,多快好省地进行控制系统的开发就显得十分的必要。本课题充分利用计算机软、硬件技术、PLC技术、数字信号处理器技术,实现了用于开放式叁自由度数控雕铣机的计算机控制系统。该系统采用固高科技(深圳)有限公司的GE300SV多轴运动控制卡,组成了以通用PC机为上位机、板载DSP的运动控制卡为下位机的主从式开放数控系统。被控对象是一个直角坐标、叁轴雕铣机平台,由叁套伺服电机及其驱动器、精密光栅尺和限位开关等构成全闭环伺服系统。雕刻加工是一种传统的手工工艺,在工艺品、广告、建筑装饰装潢等行业有着悠久的历史。随着计算机数控(CNC)技术及相关技术(CAD/CAN/CAPP等)的发展,这种传统的手工加工方法正逐步被数控加工方法所替代。北方工业大学工程训练中心机电液一体化实验室研制的这套雕铣机将可以满足各种文字、图像的二维和叁维型面雕刻,大大提高了生产效率。数控雕铣系统是集成CAD/CAM技术、图像处理技术、高速铣削技术、计算机数控技术、精密机构设计和制造技术、电机驱动技术和精密高速主轴电机技术为一体发展起来的高新技术设备。研究和开发数控雕铣机系统是本文的主要目的。本文对我们研制的基于PC+GE300SV运动控制卡构成的开放式数控雕铣机系统从软、硬件两方面进行了较为详细的阐述,重点介绍了雕铣机系统的硬件体系结构、数控系统软件的模块化设计以及上位人机界面Windows XP环境下的开发过程。最后作者还对以上研制的雕铣机系统进行了一些实验验证,来检验机床加工的成品表面质量和效率是否达到设计要求,经过实际工程测试,基本达到了设计目标。
高军礼[3]2002年在《基于DSP的计算机数控系统的应用研究》文中认为本论文利用计算机软、硬件技术、DSP技术，实现了用于两轴半立式数控铣床装置的计算机数控系统。该系统采用深圳摩信科技有限公司的新产品——基于DSP技术的多轴运动控制器MCT8000F4(核心芯片为TMS320C31)作为下位机，通用PC机作为上位机，构成主从式计算机数控系统。被控对象是一个两轴半立式数控铣床模拟工作平台，系由两套步进电机及其驱动器构成开环系统，通过滚珠丝杠驱动加工平台，铣床铣刀用一支铅笔模拟以绘制刀具中心轨迹。上位PC机主要完成相关参数设定、刀具半径补偿相关运算及绘制被加工工件的轮廓(程编轨迹)、实现本地控制等内容；下位机DSP控制器则充分利用美国TI公司的TMS320C31浮点DSP的高速度、高精度完成运动控制中的实时直线和圆弧数值插补、运动段加减速控制、运动轴行程限位保护等内容。最终根据在PC机上所绘被加工工件的程编轨迹，经过铣刀半径补偿，实时精确地将刀具中心轨迹在两轴半数控铣床模拟工作平台上绘制出来。 本论文共分叁大部分： 1．系统硬件组成：介绍了本系统的硬件设计与实现情况。 2．系统相关理论研究与软件设计：主要包括MCT8000F4及DSP基本原理与应用开发、刀具半径补偿、直线和圆弧数值插补、运动段加减速控制等。 3．系统集成：将用Matlab所开发的刀具半径补偿模块、用Java所开发的人机交互控制界面模块、用C语言所开发的DSP主控程序模块以及被控对象作一个系统化集成，从而实现本课题所研究系统的整机联动。 本论文所采用的DSP技术、Matlab技术、Java技术都是当前科技应用研究领域里的“热点”。对本论文的研究内容加以完善和扩展可应用于多轴数控机床，这些技术的成功应用将为今后所开发出的产品抢得市场先机。这对于当前发达国家对我国多轴数控机床实行技术封锁来说有着积极的实际意义和研究价值。
高军礼[4]2005年在《基于模型驱动开发方法的开放式结构计算机数控系统的研究》文中进行了进一步梳理二十一世纪的制造业所面对的快速多变的市场环境,产品上市周期的大为缩短,用户需求的个性化、多样化等等,这无疑给制造业带来前所未有的压力和竞争。作为制造业的基础关键设备——数控机床在一定程度上决定着我国制造业的水平,而数控机床的中枢控制系统——计算机数控系统(CNC)的性能又直接影响甚至决定着数控机床的综合性能。在制造业面临激烈的竞争和压力的同时,科学技术的快速发展、经济发展的日益全球化也给制造业带来了新的机遇和挑战。为此,本文确立了利用最新的计算机软硬件技术开发新一代的开放式结构CNC 的研究目标,以改变现有封闭式体系结构CNC 难以适应快速多变的市场需求。本文在对统一建模语言(UML)的体系结构、建模理论的研究基础之上,结合传统的软件迭代开发生命周期模型,构建了面向对象的CNC模型驱动快速开发过程。全文以此过程为主线,将CNC的软件开发分为分析、设计、实现和测试四个阶段,并以CNC的手动操作为例,采用实时嵌入式系统建模工具Rhapsody?,详细介绍了模型驱动开发方法在CNC软件开发中的具体应用。该过程同样可应用于采用主从式结构的其它类型控制器的开发。模型驱动开发方法的率先应用将CNC软件开发的抽象层次由传统的代码层提升到了模型层,以使开发者可以更加专注于所要解决的领域问题,而不是繁锁的程序代码,实现了在模型层就可以对系统功能进行测试和验证;由UML模型所自动生成的代码是基于实时框架技术的可以高效地运行于目标平台的代码,并且模型与代码之间可以保持自动关联,因而不但解决了传统系统模型与系统实现之间往往存在脱节的问题,每次迭代开发的生命周期也大为降低,对所开发出的软件的质量有着必要的保障。采用模型驱动开发方法,本文通过多次迭代开发出经过单元测试的运动控制器、辅助设备控制器、数控代码检查器、数控代码解释器等单元UML 模型。然后通过系统集成测试将这些单元集成起来,完成了一个具有软件模块化、可裁剪、可重用、跨平台、易维护、可根据用户需求进行动态重配置的开放式结构CNC UML 模型。通过运用UML2.0 中新增的组合类、状态图继承、端口和语义更加精确化的接口(细分为供给型和需求型)等建模元素,使得该模型在跨平台应用时可以实现高度重用,例如在Win98/2k、Windows CE.NET 两种平台下应用时,只有两个和硬件相关的类不能直接重用,其它的模型元素经过平台相关的编译之后都可以直接重用,同时对系统的扩展或维护也可以很方便地直接在模型设计层进行。在对UML实时建模和实时调度相关理论研究的基础之上,本文首次基于CNC UML模型对CNC的相关实时任务进行了可调度性分析。其方法为,首先使用UML
赵光[5]2007年在《CNC插补过程中加减速控制算法的研究》文中认为插补过程中的加减速控制的精度和速度是CNC系统的重要指标，决定了数控系统的性能优劣。本文针对这两个方面做了深入的理论和应用研究。加减速控制是数控系统插补器的重要组成部分，是数控系统开发的关键技术之一。数控加工的目标是实现高精度、高效率的加工。本课题提出的基于DSP外围的可编程定时器的加减速控制方法，将加减速描述与系统程序相分离，使得改变系统加减速性能时只需独立地修改可编程定时器的数据，产生想要的脉冲频率，从而控制伺服电机的运行速度，而不需要修改数控系统程序。这样，就可根据的实际情况方便地改变系统的加减速控制规律，从而获得最佳的机床动态性能。本文共分五章。第一章主要介绍了数控技术的发展历程、现状及发展趋势，然后指出了本文的研究意义和主要研究内容。第二章研究了插补算法和分类，分析了进给运动的开环控制特性和闭环控制特性，及其对加工精度的影响和误差补偿解决方法。第叁章先对步进电机的原理和特性进行了介绍，然后对给定脉冲模式下的伺服电机控制器进行了研究，重点分析了指定脉冲控制方式下的直线加减速控制方法和S形加减速控制方法。第四章主要介绍了自行研究的基于DSP的可编程定时器的速度控制算法。首先简单叙述了一下包括DSP在内的嵌入式系统，然后分析了速度控制算法的原理，并对这种算法进行了仿真和实验。最后一章总结全文的研究工作，并对今后的发展情况进行了展望。
李喆[6]2004年在《叁轴数控铣床开放式控制系统的开发研究》文中认为开放式数控系统是上世纪九十年代出现的一种先进的计算机数控体系结构，具有扩展性好、开发和维护方便、运行稳定性高、能灵活适应不同需要等特点，是未来数控技术的主要发展趋势。随着现代计算机技术、微电子技术和现代控制技术的不断发展，开放式数控系统如何有效地利用这些先进的技术，多快好省地进行控制系统的开发就显得十分的必要。 本论文利用计算机软、硬件技术、数字信号处理器技术，实现了用于开放式叁自由度数控铣床的计算机控制系统。该系统采用深圳摩信科技有限公司的MCT8000F4多轴运动控制卡，组成了以通用PC机为上位机、板载DSP的运动控制卡为下位机的主从式开放数控系统。被控对象是一个叁轴数控铣床模拟工作平台，由叁套伺服电机及其驱动器构成半闭环伺服系统。 本次设计的上位PC机软件模块利用Windows环境下的C++ Builder编程开发工具制作模块化的人机交互控制界面，并采用Lex&Yacc编译技术完成原始NC数控代码编译模块的开发，以实现上位机的数控代码编译、刀具半径补偿、系统参数设置、手动自动操作等功能；通过制定上下位机的通讯协议，将上位机的工作指令传入下位机DSP控制器中，并充分发挥DSP处理器浮点运算的高速度、高精度等特点，完成运动控制中的实时直线和圆弧数值插补、运动加减速控制等内容。 在整个设计过程中，采用了Lex&Yacc编译技术、C++ Builder编程技术、DSP技术等多种当前科技应用研究领域的热点技术，使本系统顺应了数控系统开放性的趋势，具有较好的实用价值，并为其的进一步开发打下了良好的基础。
赵春红[7]2003年在《基于PC的开放式数控系统》文中指出数控机床的拥有量及其年产量是一个国家制造能力的重要标志，数控系统的发展是促进数控机床不断发展的技术因素。传统的数控系统都是封闭的，用户难以在其平台上进行二次开发，而开放式数控系统可解决这一问题。基于PC的开放式数控系统已成为当前CNC技术发展的必然趋势。 文中系统、全面地对开放式体系结构和系统平台进行了研究，分析了国内外开放式数控系统的研究情况和在PC平台上实现开放式体系结构的发展现状，并对基于PC平台的开放式数控系统的硬件结构和软件模块进行了方案设计。硬件结构方面，选择PC内藏CNC型结构，并对基于PCI总线的运动控制卡进行设计。软件方面，对上下位机的软件模块进行了划分和功能设计，并详细研究了PCI板卡的驱动程序设计。为下一阶段的开发工作提供了理论框架和实现基础。
胡雪芬[8]2005年在《开放式数控系统及其在数控刻楦机中的应用研究》文中研究表明随着制鞋业的发展,数控刻楦机逐渐成为鞋楦加工的主流方式。数控刻楦机是一种集成了计算机数控技术、机床结构设计技术、电机驱动技术等最新成就的自动化精密机床,计算机数控技术更是其核心所在。本论文以浙江省重大科技攻关项目“鞋楦CAD/CAM系统及数控刻楦机研制”为背景,围绕刻楦机数控系统的研究展开,深入的研究了开放式数控系统在刻楦机中的应用,主要内容如下:介绍目前鞋楦制造业的现状和数控刻楦机的发展情况,引入数字控制技术,然后指明本论文的主要研究内容。概述开放式数控系统这一新技术,并介绍该技术在国内外的研究情况和基于PC的几种开放式数控系统体系,然后以数控刻楦机中原有的数控系统为例,列举使用该数控系统加工鞋楦时存在的问题。从速度和精度两方面来考虑,详细分析出现问题的原因所在,并结合开放式数控系统技术提出了解决方案。介绍DSP运动控制卡的具体情况,给出使用该运动控制卡的数控系统设计,包括电气连接图和输入/输出等的连接方法。介绍刻楦机数控系统应用软件的开发情况。首先进行系统需求分析,然后进行了数控系统应用软件的具体实现。最后,作者对本论文的研究内容进行了总结,并对刻楦机数控系统的发展作了展望。
张宝泉[9]2005年在《基于DSP+FPGA的多轴运动控制器的研究》文中认为开放式数控是数控系统中的最活跃的分支。开放式运动控制器是数控系统的核心。对于数控系统来说,最重要就是按照指令要求,控制各轴电机按预定轨迹运动,而此功能的实现正是由运动控制器来完成的。运动控制器以其特有的灵活性和优异的运动轨迹控制能力使许多工业生产设备焕发出勃勃生机。随着微电子技术与半导体工艺的发展,DSP 芯片的性能不断提高,成本不断下降,而且专门针对电机控制的各种 DSP 芯片也不断涌现,因此目前高性能运动控制器大都采用 DSP 芯片为核心。基于 DSP 的运动控制器不但能使复杂的算法和功能得以实现,而且采用软硬件配合开发,方便,有一定的灵活性;但如果外围电路采用分立元件,则会由于数量较多,可靠性不高。本文在分析了运动控制器的原理上,提出了采用 DSP+FPGA 为核心设计运动控制器的方案。该方案将 DSP 和 FPGA 相结合,一方面 DSP 作为运动控制器的核心处理器,具有灵活的编程功能,能实时方便地实现复杂的速度控制算法,提高了控制性能;另一方面将大量的逻辑控制功能和外围接口电路集成在 FPGA 中,提高了运动控制器的可靠性和稳定性。同时,因为 FPGA 具有在现场可重构的特性,保证了运动控制器具有良好的开放性,也大大方便了系统的设计和调试。论文首先对运动控制器的主要应用领域、研究现状做了概括介绍; 接着对运动控制器的分类及原理进行了一般性研究;然后分析了运动控制器的基本组成及其关键技术;在此基础上结合数控雕刻机系统,完成了以 DSP+FPGA 为核心的多轴运动控制器的软、硬件设计,并通过实践验证了设计的可行性和稳定性。
唐才峰[10]2005年在《基于DSP的雕刻机数控系统研制与开发》文中进行了进一步梳理雕刻机的数控系统是数控雕刻机的控制核心,其控制功能的强弱、控制性能的优劣直接关系着数控雕刻机的加工质量与加工效率,对整个雕刻机的性价比和市场竞争力都至关重要。本文针对国产数控雕刻机现状和市场需求,研制开发基于高性能 DSP新型雕刻机数控系统,以提高国产雕刻机数控系统的性价比和市场竞争力,并为雕刻机最终用户改善产品质量、提高生产效率、节约生产成本提供有效手段。本文围绕市场调研提出的雕刻机数控系统功能和性能要求,拟定了控制系统的体系结构,完成了控制系统的软硬件设计开发。硬件上,采用 TI 公司最新推出的TMS320F2812 型 32 位定点 DSP 作为控制核心,通过 CPLD 扩展存储器和外围 I/O,与基于单片机实现的人机界面配合,较好地兼顾了系统的控制性能与制造成本,也提高了系统设计灵活性和工作可靠性。软件上,采用汇编、C 语言混合编程,用汇编语言完成实时性控制任务,C 语言编程构造整个软件的主体框架、实现非实时性任务,既提高了系统软件的编程效率和可维护性,又保证了系统良好的实时性。此外,在运动控制算法上,应用比较积分法插补与良好的升降速控制算法结合,较好地满足了雕刻加工对快速性和加工平稳性的要求。样机系统的软硬件联调表明,本系统的功能和性能达到了预期设计要求。
参考文献：
[1]. 基于DSP的多轴运动控制器的研究[D]. 谢万德. 浙江大学. 2002
[2]. 基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发[D]. 李东军. 北方工业大学. 2008
[3]. 基于DSP的计算机数控系统的应用研究[D]. 高军礼. 广东工业大学. 2002
[4]. 基于模型驱动开发方法的开放式结构计算机数控系统的研究[D]. 高军礼. 华南理工大学. 2005
[5]. CNC插补过程中加减速控制算法的研究[D]. 赵光. 山东科技大学. 2007
[6]. 叁轴数控铣床开放式控制系统的开发研究[D]. 李喆. 沈阳工业大学. 2004
[7]. 基于PC的开放式数控系统[D]. 赵春红. 西北工业大学. 2003
[8]. 开放式数控系统及其在数控刻楦机中的应用研究[D]. 胡雪芬. 浙江大学. 2005
[9]. 基于DSP+FPGA的多轴运动控制器的研究[D]. 张宝泉. 西安科技大学. 2005
[10]. 基于DSP的雕刻机数控系统研制与开发[D]. 唐才峰. 南京航空航天大学. 2005