多轴运动控制器在转台控制系统中的应用
可编程多轴控制器在转台误差补偿中的应用
维普资讯 《 装备制造源自术）０７ ２０ 年第 １ 期 ０维普资讯
《 装备制造技术｝０ ７ ２０ 年第 ｌ 期 Ｏ
可 编 程 多 轴 控 制 器 在 转 台 误 差 补 偿 中的 应 用
路 燕 ， 锐 樊
（ 北京航空航天大学 机械工程及 自动化学院 ， 北京 １０ ８ ） ００ ３
摘要 ： 研究 了可编程多轴控制￣（ ＭＡ ） 转台误差补偿 中的作 用， Ｐ Ｃ在 介绍 了 Ｐ Ｃ在运动控制 中的优点， ＭＡ 就转台误差 来源进行 分析 ； 设计 上住机误差补偿模块 。 明如何利用 Ｐ ＡＣ动 态链接库技术 实现上住机与下住机 的通讯。 并说 Ｍ 实践证明 ， 应用 Ｐ ＡＣ作 为下住机使转 台控 Ｍ
响 因素。
２１ 指 向误 差 ．
１ ＭＡ Ｐ Ｃ简 介
美国 Ｄ ｌ ａ ｅ ｍＴ ｕ公司于 １９ ９０年推 出的 Ｐ Ｃ可 编程多轴 ＭＡ 运 动控制器 ， 是一种基于工控 Ｐ Ｃ机和 ＷＩ Ｄ ＷＳ 作系统 的 ＮＯ 操
多轴 、多通道开放 式运 动控制器。该产 品使用高速 Ｄ Ｐ ６ ０ Ｓ５０１
被广泛应用 于各种伺服控制 系统 中。
２ 三 轴转 台误差 来源分 析
三轴转 台误差 主要包括三大项 ： 向误差 、 指 速率稳定 度误 差 和幅相误差嘲 这是 就转 台系统本身而言 ， 。 另外三轴转 台误差 补偿过程还受误差监 测 、 现场标 定 、 环境 温度湿度等很多外界 因素影响。 本文仅分析转台本身的指向误差及现场标定误差影
Ｄ Ｉｈ，＋ ｕ ｄ ｒ ｅｐｉＣ ＋Ｂ ｄ ｅ 等在 Ｗｉｄｗ 平台上制 定用户 专用 界面 ； ｎｏ ｓ
驱动时的力矩不平衡等因素有关。该误差很小可忽略不计； ②
基于PMAC的大惯量转台运动控制系统研究
④ 支持多种高 级语 言，用ｒ 可以使用 Ｖ 、Ｖ 、Ｃ １ Ｂ Ｃ Ｈ 等 爵 言 在 Ｗｉ ｈｗ ｍ Ｊｓ平 台 Ｉ编 写 用 户 专 用 界 而 ； 罾 Ｐ Ｃ提 ： ＭＡ
收氇 日期 ：２ — １ 一３ ∞６ Ｏ
电机 ２ 里碱建器 ３ 向机 Ｔ 方
４回转托 槊 ５回转支撑
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试验 结 表嘲 系 统艰 好地摘 足了转台 寅町运 动控制的 要求 点 转 台；运动 拄徊 系统
中围分 类号 ：Ｔ ７ Ｍ５ １ 文献标 识码 ：Ａ 立章 蟪号 ：１０ ９ ９ ２ ０ １０ — ０ ８ （ ｏ ４ 言
一
供 ｒ 含 建 度 ｌ 速 度 前馈 的 ＰＤ 控 制 和 阶 式 滤 放 器 ， 电 包 力 口 Ｉ
设 计 中 最 为 芫键 的 部 丹 。 本 文 介 绍 了 一 种 基 于 Ｐ Ｃ 的 大 ＭＡ
ｂＯ点 都由软件来控 制，只要 使用指针 变量 指向某一 ＩＯ ＇ ／
地 址 ．就 町 “ 方 便 地 通 过 该 指 针 变 量 对 该 Ｉ０ 点 进 行 输 人 ／ 或 输 控 制 。
惯 醚转 青运 动控 制系统的埂汁 ．并进行 了宴物 试驻，试验
字 ＩＯ扩 展 卡 ，用 于 接 受 并行 码盘 的 数 据 并 反 馈 给 Ｐ Ｃ ／ ＭＡ ， ＡＣ８ Ｃ 一 Ｐ为 模 拟 量 连 接 扩 展 卡 ，用 于 连 接 伺 服 驱 动 器 ，输 出模 拟 转 速 信 号 并将 电机 轴 码 盘 的 Ａ、Ｂ、Ｚ脉 冲信 号反 馈 给Ｐ Ｃ ＭＡ 。伺 服 电 机 选 用 永 磁 同 步 交 流 伺 服 电机 ，电 机 轴 安 装 有 ２０ ５ ０线 的 增 量 光 电 编 码 器 ；伺 服 驱 动 器 选 用 桂 林 星 辰 电 力 电 子有 限公 司开 发 的 Ｎ Ｓ交 流 伺 服 系 统 。 伺 服 控 Ａ
基于可编程多轴控制器(PMAC)三轴转台伺服控制系统设计
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｌ ｓ ｄ ｌ ｏ ｏ ｔｏ ； ｒ ｇ ａ ｙ ｒ ｓ ｃｏ ｅ －ｏ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌ ｐ ｏ ｒ ｍｍａ ｌ ｍｕ ｔ ａ ｉ ｏ ｔ ｏ ｌｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｉ ｔ ｒ ｔ ｂ ｅ Ｐ Ｄ ｂｅ ｌｉ ｘ ｓｃ ｎ ｒ ｌ ；ｈ ｅ － ｘ ｓ ｕ ｎ ａ ｌ ； Ｉ — ｅ
ＨＵＡＮＧ ｅｑ ａ ＬＩ Ｗ ｅ ｉ Ｗ ｉｕ ｎ， Ｕ ｎｉ ａ
（ ｌ ｇ ｆＡｕ ｏ ｔ ｎ Ｈ ａ ｂ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ， ａ ｂ ｎ １ ０ ０ｌ Ｃｈ ｎ ） Ｃｏ ｌ ｅ ｏ ｔ ｍａ ｉ ， ｒ ｉ ｇｎ ｅ ｉ ｉｅ ｓｔ Ｈ ｒ ｉ ５ ０ ， ｉ ａ ｅ ｏ ｎ ｙ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｌ ｓ ｄ ｌ ｏ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｆ ｔ ｒ ｅ ａ ｉ ｔ ｒ ｔ ｂ ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｃｏ ｅ —ｏ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓｅ ｏ ｈ ｅ － ｘ ｓ ｕ ｎ ａ ｌ ，ｗｈ ｃ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｒ ｍｍａ ｌ ｕ ｔ ａ ｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｉｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ｇ ａ ｂ ｅ ｍ ｌｉ ｘ ｓ ｏ ｔ ｏ ｌ — ｅ （ ＰＭ ＡＣ） ，ｍａ ｅ ｈ ｐ ｉａ ｎ ｏ ｅ ｓ ｔ ｅａ ｇ ｌ ｒｐ ｓｔｏ ｅ ｓ ｒａ ｄ ｔ ｅ ｂ ｕ ｈ ｅ ｓ ＤＣ ｍｏ ｏ ｓｔ ｅ ｔ ｒ ｕ ｅ ｖ — ｋ ｓｔ ｅ ｏ ｔｃ ｌ ｃ ｄ ｒａ ｈ ｎ ｕ ａ ｏ ｉｉｎ ｓ ｎ ｏ ｎ ｈ ｒ ｓ ｌｓ ｔ ｒａ ｈ ｏ ｑ ｅ ｓ ｒ ｏ ｍｏ ｅ ｔ ｒ ｓ ｓ ｅ ｄ ｒ ｃ ｌ ｒｖ ｎ ｈ ａ ｉ ｇ ｒ ｔ ｔ ｎ ｏ ｙ ｔ ｍ ｉ ｔｙ ｄ ｉｉ ｇ ｔ ｅ ｌ ｄ ｎ ｏ ａ ｉ ．Ｔｈ ｏ ｂ ｅ ｌ ｏ ｏ ｔｏ ｔａ ｅ ｙ ｏ ｈ ｐ ｅ ｎ ｃ ｔ ｎ ｉ ｕ ｅ Ｏ ｒ — ｅ ｏ ｏ ｅｄ ｕ ｌ － ｐ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔ ｇ ｎ ｔ ｅｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｌ ａ ｉ ｓ ｄ ｔ ｅ ｏ ｓ ｏ ｏ ｓ ａｉｅ ｔ ｅ ｆ ｎ ｔ ｎ ｆｔ ｒ ｔ ｂ ｅａ ｔ ｍａ ｉ ｔ ｓ ｙ ｔ ｍ ｕ ｈ ａ ｃ ｔ ｎ ｅ ｏ ｉｙ ｗｉ ｇ ｎ ｈ ｅ ｖ ｏ ｔｏ ｕ ｃ ｉｎ ． ｌ ｈ ｕ ｃ ｉ ｓ ｏ ｕ ｎ ａ ｌ ｕ ｏ ｔ ｅ ｔｓ ｓ ｅ ｓ ｃ ｓｌ ａ ｉ ，ｖ ｌｃｔ ．ｓ ｎ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｒ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｔ ｓ ｚ ｏ ｃ ｏ ｏ ｆ ｏ Ｔｈ ｒ ｃ ｉａ ｐ ｒ ｔ ｎ ｉ ｄ ｃ ｔ ｓｔ ａ ｈ ｓｍｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｈ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｆｒ ａ— ｉ ｕ ｎ ａ ｌ ｏ ｔ ｏ ， ｅ ｐ ａ ｔ ｌ ｅ ａ ｉ ｉａ ｅ ｈ ｔｔ ｉ ｃ ｏ ｏ ｎ ｔ ｏ ｔｏ ｓ ｅ ｃ ｎ ｍｅ ｔｔ ｅｒ ｑ ｉｅ ｎ ｅ ｌ ｍｅｔ ｒ ｔ ｂ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｓ ｏ ｔ
MAST多轴模拟振动台系统-MTSSystemsCorporation
11
耐用、免维护的旋转作动缸，配备低摩擦零隙 轴承
旋转作动缸
MTS 旋转作动缸被设计了较高的倾斜 角，以适应 MAST 测试经常需要的大 横摇和投掷角度。高刚度和最小化的 质量确保了更高的性能以及更大的频 率操作范围。MTS 旋转作动缸采用 超大尺寸，以便提供额外的过载保 护，而它的特殊轴承则能延长使用寿 命，提供最小摩擦和零间隙。它们能 在各种不同的温度条件下正常运行， 并且几乎无需维护。
高保真振动模拟
准确并且可重复的振动测试为汽车、航空航天、土木工程和其他领域的工程师 提供了所需的数据，以创造更安全、更可靠并且更舒适的车辆和结构。多轴振 动测试能对富有挑战并且经常不可预知的现实操作环境进行实际模拟（要求精 确的控制、精密的测试设计以及综合数据分析）。
3 拥有超过 30 年的丰富经验，MTS 是多轴振动模拟台设计和供应领域的行业领 导者，其产品适用于对地面车辆和其他结构的部件和组件进行异响、模态以及 耐久性测试。我们已为全世界的众多组织设计和交付了超过 100 套系统，其中 包括标准和定制设计。在创新模拟技术、完善的专业知识以及响应服务方面， 我们远超其他任何供应商。
循环扫描函数发生器为异响测试提供频率和振幅可调正弦三角形和方波命令以及正弦扫描驻留点动增量和目标频率函数随机函数发生器生成频带和rms调的信号可以被频率加权以进行样品鉴定和评估样品频率响应时间历史回放允许下载和播放rpc驾驶和路面文件以进行耐久性测试特别的路面异响测试以及驾乘舒适度测试15领先的应用程序软件mts通过广泛的应用程序软件来补充它的mast系统产品这些应用程序软件拥有满足全方位模拟要求从标准要求到特别要求所需的能力和功能
MTS 已为全世界的众多组织设计 和交付了超过 100 套 MAST 系统， 包括标准和定制设计系统。
仿真转台内部独立式运动控制卡的研究与实现
机 的运 动。所 以运 动控 制器是计算 机与伺服 电机的连接桥梁 。
２ 设 计 依 据
它 的输入 接收光 电码盘 的单 端或差 动信号 ， 对位置 信号进 行采集 ， 通过适当的算法控制电机的运动 ， 同时 与主机进行参数
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・
２ ４・
《 测控技术）０７ 第 ２ ）０年 ２ ６卷第 ３ 期
Байду номын сангаас
仿真转 台 内部独立式运动控制卡的研究与实现
崔高嵩
（ 京瑞赛科技有 限公 司， 北 北京 １０ ２ ） ００ ２
摘要 ： 介绍 了一种独立式 多轴运动控制 器， 并对其工作 原理和工作方式进行 了分析 。此运动控制卡具有 集成度 高、 功耗低 、
程 如 图 １所示 。
备、 印刷机 械等设备 上。特别是 最适用 于非标 准设 备 的快速开 发 ， 有非 常好 的发展 和经济效益 前景 。 具
目前 ， 由于 以嵌入式 Ｃ Ｕ为代表的高速 高性能专用微 处理 Ｐ 器的 出现和 Ｐ Ｃ机的广 泛普 及廉价 化 ， 开放式 运动 控制 器 的发
接 口简单等优点 ， 可以更好地满足各种转 台的灵活性 、 实时性要 求 。该卡采 用独立 式结 构 ， 直接安装在 台体 内部 ， 于野外 适
使 用。
关键词 ： 飞行 仿 真 转 台运 动 控 制 ； 动控 制 器 ；Ｉ 服 控 制 运 ＰＤ伺 中 图 分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０— ８ ９ ２０ ） ３－ ０ ４— ３ １０ ８２ （ ０ ７ ０ ０ ２ ０
Ｋｅ ｒ ｓ ｍｏｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｆ ｉｈ ｉ ｌｔ ｒ ｍｏｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ Ｐ Ｄ ｅｖ ｏ ｔ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｏ ｔ ｇ ｔｓｍｕ ａｏ ； ｔ ｏ ｔ ｌ ； Ｉ ｓ ｒ ｏ ｃ ｎ ｒ ｏ ｏ ｏｆ ｌ ｏ ｏｅ ｏ
数控转台结构原理
数控转台结构原理
数控转台（NC Machine Tool）是一种自动化机床，通过电子计算机和相关控制系统控制其工作，实现复杂的切削加工操作。
数控转台是由工作台、主轴头、刀库和刀具、伺服电机和控制系统等组成，其中伺服电机和控制系统是整个控制系统的关键部分。
工作台是数控转台的主要部分，它通常采用液压、气动、电机等方式驱动，使其上下左右运动，完成工件的装夹、定位和加工。
主轴头是数控转台的机床核心，旋转主轴可实现工件的加工操作，例如钻孔、铰孔、攻丝、切槽等。
刀具库是数控转台重要的附件，用于存放各种规格的刀具，工作时可以根据需要选择不同的刀具，以适应不同的加工要求。
伺服电机是数控转台的重要部分之一，它负责驱动工作台和主轴头的运动，根据计算机程序指令来控制伺服电机的运动相位和频率，从而精确控制加工过程中的移动速度和位置。
控制系统可以通过计算机控制、伺服系统、编码器和测量传感器等方式，实现工作台和主轴头的精确移动和定位，以便保证加工过程的精确性和质量。
总之，数控转台主要由工作台、主轴头，刀具库，伺服电机和控制系统等部分组成，在工厂生产线的加工中，数控转台具有良好的加工精度、生产效率和可靠性，受到广泛应用。
转台设计指导书
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第1章 转台总体设计
1.1 转台结构类型选择
转台是一种重要的地面测试设备，用于惯性导航系统和惯性元件检定、标定，以及模拟 飞行器姿态运动。 转台根据用途可分为仿真转台和惯性测试转台。但目前两个类别间互相渗透的趋势愈发 显著, 界限日趋上移，直到中高端产品才区别明显。 惯性测试转台，侧重静态或稳态性能，主要用于惯性导航系统和惯性元件如陀螺、加速 度计的性能检测和标定。先进武器系统一般配备有惯性导航和制导系统, 这类装置在生产、 调试、测评、使用、维护(修)等各个阶段都离不开由惯性测试转台组成的测试系统。因此, 惯 性测试性能的好坏, 直接影响武器系统研制水平及其性能评定。 仿真转台，侧重动态性能，仿真转台一般用于武器平台或运动载体的运动状态模拟 , 是 各类武器平台进行半实物仿真试验等地面综合性试验系统的关键设备和重要组成部分, 也是 测试、评价和标定各类运动载体、武器系统性能的经济、高效的技术手段。 转台按照不同的分类标准有多种类型。
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转台设计 课程设计指导书
哈尔滨工业大学
2011 年 4 月
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目 录
第 1 章 转台总体设计 ....................................................................................................................... 1 1.1 转台结构类型选择 ..................................................................
Q02 PLC控制伺服电动机系统在机床转台上的应用
二 Ｚ
轴承
２ １ 年４ ０ ２ 期
ＣＮ ４１—１ ４ ／ Ｈ Ｂｅ ｒｎｇ２０１ ， １８ Ｔ ａ ｉ ２ Ｎｏ． ４
Ｑ ２Ｐ Ｃ控制伺服 电动机 系统在机床转 台上 的应用 ０ Ｌ
邹 波 ’
（． １ 成都重型轴承研 究所 ， 成都 ６ ０ ３ ；． １０ １２ 成都科华重型轴承有限公 司， 成都 ６０ ０ ） １３０
上 的感应 开 关 检 验 是 否 超 过 行 程 ， 成 转 台 运 动 形
服控制器采用 Ｍ Ｒ— ２ ， ＪＳ 可以使 用脉冲加方 向的 输入方式及 Ｒ ２２和 Ｒ ４２的通信方式。 Ｓ３ Ｓ２ 由于定 位模块 Ｑ ７ Ｐ Ｄ ０ ４采 用 开环 脉 冲输 出 （ ４
轴 开路集 电极 输 出型 ） 无 法对 系 统 中 的伺 服 电动 ，
为 了提 高 机 床 设 备 精 度 和 实 现 自动 化 控 制 ， Ｐ Ｃ和 伺服 系统 被 广泛 运 用 于 各种 数 控 机 床 和转 Ｌ
动机 通 过变 速 机 构 带 动 凸轮 旋 转 ， 凸轮 每 旋 转 一 周带 动转 台旋 转 ９ 。到达 指定 位 置后 凸 轮停 止动 ０， 作 ， 时， 此 上方 传 动杆落 至 指 定位 置 后对 工 件进 行 加工 ， 工完成 后 传动 杆 上升 至 原位 ， 加 凸轮 继续 转 动并 带 动转 台旋转 至下 一加 工位 置 。
台等设备 中， 以实现精确 的位 置和速度控制。其
中位 置控 制 的精度 主要 取 决 于 伺 服控 制 器 及 运动
控制器的精度 。下文通过一个高精度定位加工用 转台的设计 ， 讨论 了采用 Ｐ Ｃ和伺服 系统对转 台 Ｌ 进行精确的旋转控制 ， 以及对传 动杆 的直线运动 进行精确控制的方法 ， 同时 ， 考虑到传动 中的累积 误差 ， 采用 周 期 的 位 置 检 查 进 行 调 整 。如 何 采 用
多轴加工技术及应用1
多轴加工技术应用1、产品质量的提高对产品性能要求提高，例如车灯模具：汽车大灯模具的精加工：用双转台五轴联动机床加工，由于大灯模具的特殊光学效果要求，用于反光的众多小曲面对加工的精度和光洁度都有非常高的指标要求，特别是光洁度，几乎要求达到镜面效果。
采用高速切削工艺装备及五轴联动机床用球铣刀切削出镜面的效果，就变得很容易，而过去的较为落后的加工工艺手段就几乎不可能实现。
2、机床模具相互促进技术进步采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。
在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。
随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。
现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。
一、多轴加工涵义：我们熟悉的数控机床有XYZ三个直线坐标轴多轴指在一台机床上至少具备第4轴三个旋转轴为A、B、C多轴加工准确地说应该是多坐标加工，它与普通的二坐标平面轮廓加工、点位加工三坐标曲面加工的本质区别是增加了旋转运动，也就是说多轴加工时刀具轴线的相对于工件不再是固定不变的，而是根据需要刀轴角度是变化的。
二、应用前景：1、零件集成度提高，产品设计及更新换代加快；零件越来越小巧，功能越来越多，产品零件越来越复杂，产品质量高（焊接，铆接减少，制造周期缩短）2、医疗器械（人工关节等）随着国民经济的迅速发展，人们知识水平及生活水平的不断提高，对生活质量要求也提高了，人工关节应用越来越广泛。
3、军事爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”：上世纪八十年代末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。
基于LabVIEW的二轴转台控制系统
基于LabVIEW的二轴转台控制系统魏光宇;徐熙平;徐晓丹;汤思佳【摘要】介绍基于LabVIEW的二轴转台控制系统,该系统在LabVIEW图形化编程语言的开发环境下进行控制软件编程和建立人机交互界面,采用研华公司生产的PCI-1723控制卡,实现复杂的运动控制功能,简述了运动系统的控制原理.利用电流环、速度环和位置环三环的闭环控制,实现转台的高精度运动控制.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(033)002【总页数】4页(P64-67)【关键词】二轴转台;力矩电机;运动控制【作者】魏光宇;徐熙平;徐晓丹;汤思佳【作者单位】长春理工大学光电工程学院,长春,130022;长春理工大学光电工程学院,长春,130022;长春理工大学光电工程学院,长春,130022;长春理工大学光电工程学院,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】TM341转台作为一种高精密设备，广泛应用于运动仿真、雷达、数控机床、航空拍摄等领域。
太阳敏感器是卫星姿态控制系统中的一个重要关键部件，其基本功能是获取太阳矢量在与太阳敏感器相固联的星体坐标系中的方位信息，主要用于空间飞行器的姿态测量、姿态确定和姿态控制。
研究转台在航空航天工业和国防建设中具有重要意义，转台品质的优劣直接关系到太阳敏感器地面试验的可靠性和置信度。
本论文在对力矩电机控制系统进行分析的基础上，通过对控制策略的理论和实验研究，分别设计了俯仰运动和方位运动的控制系统，实现了转台二自由度随动控制。
转台运动采用计算机集中控制方式，选择 PCI-1723板卡作为控制量输出卡，14位的D/A转换提高了转台运行的平稳性。
在图形化编程语言LabVIEW开发环境下，根据设计的控制算法编制了控制程序，实现了转台二自由度运动。
1 二轴转台所研究的转台控制系统主要由上位机软件和运动控制系统两个部分组成：上位机系统软件其中包括串口通讯，PCI-1723板卡驱动和位置闭环控制程序；图1 电流、速度和位置闭环系统Fig.1 Current and speed and position loop system运动控制系统包括伺服电机、伺服控制器、角度检测单元，速度检测单元它们组成一个电流和速度两闭环控制系统，伺服控制器通过内部模拟电路实现电流环和速度环的闭环控制，控制原理如图1所示。
摇篮式五轴转台mdatii303ds
摇篮式五轴转台mdatii303ds引言摇篮式五轴转台MDATII303DS是一种先进的转台设备，可以实现多轴运动和精确定位。
本文档将介绍该转台的功能、特点、使用方法以及常见问题解答，以帮助用户更好地理解和使用该设备。
功能与特点1.多轴运动：MDATII303DS转台具有五个轴（X、Y、Z、θx、θy），可以实现多轴运动，满足各种应用需求。
2.高精度定位：转台采用精密的传感器和控制系统，能够实现高精度定位，保证位置的准确性。
3.平稳运动：转台具备平稳运动的特点，能够确保设备在运动时的稳定性，减少震动和噪音。
4.多种模式：MDATII303DS转台支持多种运动模式，包括点位运动、连续运动和曲线运动，满足不同的应用需求。
5.灵活控制：转台可以通过控制面板、远程控制软件或外部接口进行控制，具备灵活的控制方式，方便用户操作。
使用方法步骤一：设置转台参数1.连接电源：将转台插头与电源插座连接，确保电源供应正常。
2.连接控制器：使用连接线将转台与控制器连接，确保信号传输正常。
3.打开控制器：按下控制器的电源按钮，启动转台控制器。
步骤二：调整转台位置1.手动调整：通过手动调整转台的控制杆或旋钮，将转台调整至目标位置。
2.自动校准：通过控制器的自动校准功能，可实现转台的自动位置校准，提高定位准确性。
步骤三：选择运动模式1.点位运动：在控制器上选择点位运动模式，并设置目标坐标，转台将按指定坐标进行定位。
2.连续运动：在控制器上选择连续运动模式，转台将按指定速度连续运动，可实现平滑的转台运动。
3.曲线运动：在控制器上选择曲线运动模式，并设置目标曲线参数，转台将按指定曲线运动。
步骤四：启动转台运动根据选择的运动模式，在控制器上点击启动按钮，转台将开始运动。
用户可实时监测转台位置和状态，以确保运动过程正常进行。
常见问题解答1. 转台是否支持远程控制？是的，MDATII303DS转台支持远程控制。
用户可以通过远程控制软件或外部接口，实现对转台的控制。
基于运动控制器的雷达转台控制系统设计
本 文设 计 的 控 制 系 统 采 用 雷 赛 公 司 的 Ｓ ＭＣ ６ ４ ９ ０
作为 控制 器 。它基 于 １ ０ ／ １ ０ ０ Ｍ 以太 网 的通 用 型 独立 式运 动控 制器 ， 可支持多个控制器和 Ｐ Ｃ组 成 的 网 络
摘
要： 本控 制 系统 采用 雷赛 Ｓ ＭＣ ６ ４ ９ Ｏ作 为控制 器 、 松 下交流伺 服 电机 作 为转 台的 驱动 部 分 ，
并添加 了手轮 控 制功 能 。为 了保 证 转 台的控制 精度 ， 增 加 了回零 功能 ； 为 了保 证 不超 出转 台的
工作 空 间， 增加 了两个 限位 开 关 。在 软 件 设 计 方 面 ， 该 系统增 加 了 Ｇ Ｐ Ｓ 自动 跟 踪 功 能 。通 过
位机控 制 指令进 行 比较 ， 作 为整 个 系 统 的 闭环 反 馈 控 制 。手摇 脉 冲 发 生 器 通 过 给 运 动 控 制 器 发 出 脉 冲 指 令， 控 制 电机运 动 。在 控 制 转 台上 安 装 了 两个 限位 开
关， 当转 台触发 限位 开 关 时 ， 控 制 器停 止 电机 运 动 ， 以
Ｒａ ｄ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｎ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ
ＣＨＥＮ Ｌ ｉ — ｐ ｏ，Ｗ ＡＮＧ Ｌ ｅ ｉ
（ Ｕ ｎ ｉ ｔ ９ ２ ７ ８ ５ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｐ Ｌ Ａ， Ｑ ｉ ｎ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ０ ６ ６ ２ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｗ ｉ ｔ ｈ Ｌｅ ａ ｄ ｓ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｓ ＭＣ６ ４ ９０ ａ ｓ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｐａ ｎ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ＡＣ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ａ ｓ ａ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｕｒ ｎ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｄ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈａ ｎ ｄ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｆ ｕ ｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ＧＰＳ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ．Ｔ ｈｅ ｈｏ ｍｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｄ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ，ａ ｎ ｄ ｔ ｗｏ ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｄ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｏ ｔ ｅ ｘ ｃ ｅ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｕｒ ｎｔ ａ ｂｌ ｅ ．Ｔｈｅ ｒ ｅ ａ ｌ ・ － ｔ ｉ ｍｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｔ ｕ ｎｔ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ ｉ ｓ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｒ ｅ ａ ｌ － － ｔ ｉ ｍｅ ｌ ｙ ｒ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ＧＰＳ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ － －
2023年PLC毕业设计参考文献
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陀螺转台的伺服系统设计
陀螺转台的伺服系统设计院系自动化学院专业自动化班级4407202学号200403072045姓名杨林指导教师张红梅负责教师沈阳航空工业学院2008年6月摘要陀螺仪表试验转台是一种航空仪表地面现场测试的专用设备，主要由高精度转台和控制系统组成。
本文主要设计了转台的控制系统。
首先介绍了陀螺转台的结构及工作原理，然后基于陀螺转台的工作原理设计出转台控制系统的原理图，再根据转台控制系统的原理图，对系统的各组成环节进行建模，最后得出各环节的数学模型。
经过分析得出转台控制系统共由五部分组成，分别是：比较环节、校正环节、检测环节、晶闸管整流装置和直流力矩电机。
转台控制系统主要完成对角位置信号的跟踪。
本次设计的主要目的是提高转台的控制精度，改善系统的动态品质。
基于MATLAB/SIMULINK对系统进行仿真研究，并完成软件的调试。
仿真结果表明本设计能够完成转台的角位置跟踪。
关键词：陀螺转台；控制系统；SIMULINK仿真AbstractGyro testing turntable is the appropriation equipment used to test the special ground aviation equipment, it is made of high accuracy turntable and the control system. The design is mainly about turntable control system. First, it introduces structure and working principle of gyro turntable, then, based on the principle gyro turntable, design a schematic of turntable control system, according to the schematic of turntable control system’s principle, set up the model of system's parts, at last, got the math modeling of each part. After analysis, turntable control system is from a total of five parts. namely: comparing links, links correction, testing links, SCR devices and DC torque motor. The turntable control system to complete the main diagonal position signal tracking. The design of the main purpose is to improve the accuracy of the control table and improve the quality of the dynamic. The system is imitated by the soft ware MATLAB/ SIMULINK and completed software debugging. The simulation results show that the designed system to complete the corner location tracking.Keywords: Gyro platform; control system; SIMULINK simulation符 号 表em T电机转矩 N·m e V 实际误差速度 L T 负载转矩N·m R 给定角速度 e Φ 电动势常数Wb f R 反馈角位置 a i 电枢电流A e P 实际误差 a u 电枢电压V K U 触发电路的控制电压 P 磁极对数d U 晶闸管整流桥输出电压 N 电枢绕组的总导线数θ 输出角位置 a E感应电动势 V )(1s G 位置调节器的传递函数 n电动机转速 r/s )(2s G 速度调节器的传递函数 a R电枢电阻 Ω )(s H V 速度检测器的传递函数 M T 机电时间常数 )(s H p 位置检测器的传递函数a T电气时间常数 )(s W s 晶闸管整流装置的传递函数 C V 给定速度 ω 电机角速度rad/s f V反馈速度目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 陀螺的发展简史 (4)1.3 转台的国内外发展概况 (4)1.4 转台的发展趋势 (5)1.5 本文研究的主要内容 (5)第2章陀螺转台的主要组成及功能 (7)2.1 陀螺测试转台结构及其控制系统介绍 (7)2.2 转台的主要功能 (8)2.3 转台的电机部分 (9)2.3.1 直流力矩电动机的发展现状 (10)2.3.2 力矩电动机的结构特点 (10)2.3.3 直流力矩电机模型分析 (11)第3章位置伺服系统控制技术 (14)3.1 不同系统的位置控制方式 (14)3.2 运动控制系统 (16)第4章转台控制系统设计 (19)4.1 比较环节 (19)4.2 校正环节 (19)4. 3 检测环节 (21)4. 4 晶闸管整流装置 (21)4. 5 执行电机 (23)第5章仿真软件介绍 (25)5.1 SIMULINK简介 (25)5.2 SIMULINK的优点 (25)5.3建立子系统的方法 (26)5.4 仿真算法介绍 (26)第6章转台控制系统仿真 (28)6.1 转台控制系统的软件设计 (28)6.1.1 永磁式直流力矩电机子系统的建立 (28)6.1.2 控制器模型及参数选择 (29)6.2系统的仿真参数设置 (30)6.3 系统的仿真及结果分析 (32)6.4 负载突加扰动 (34)6.5 与单闭环系统的比较 (36)6.5.1 单闭环位置跟踪系统的仿真 (36)6.5.2 单闭环位置跟踪系统负载加扰动 (38)6.5.3 单闭环和双闭环控制系统比较 (40)结论 (41)社会经济效益分析 (42)参考文献 (43)致谢 (45)第1章绪论1.1课题背景对于现代高技术战争来说，武器的命中精度是最主要的指标之一。
头盔测试转台的软件控制系统设计
统 ， 软 件 开 发 环 境 采 用 基 于
Ｗｉｄ ｗｓ的 ＶＣ ｎｏ ＋６ ＋． ０可 视 化 程
序 设 计 软 件 ，可
图１ 转台的头盔支撑
收稿日期：２ １— ７ ３ ０ １ ０ —１ 作者简介：朱晓明 （９ ６ １７ 一），男，黑龙江大庆 人，讲 币，博士 ，研究方向为运动控制 系统设计。
精度 ０１ ． ｍｍ； ３ ）实 现 相机 平 台 ｚ向的 精 确位 置 控 制 ，定 位
精度 ｌ ｍｍ；
软 件 平 台 采 用 微 软 公 司 的
Ｗ ｉ ｄ ｗｓ ＸＰ 系 ｎｏ
４ ）实现 相 机 平 台与 转 台零 点 间 的 Ｘ 向精 确 位 置控 制 ，定位 精度 ０１ ． ｍｍ； ５ ）实 时 显 示 各 个 轴 的 状 态 信 息 ，便 于 用 户 查看 ；
功 能 ，如 移 动计 算 、指 令 处理 等。 这种 通
可 以 充 分 利 用 通 用 硬 件 平 台上 的 通 用 软 一
１ 功 能需求分析
根 据 系 统 的 应 用 需 要 ，确 定 转 台 测 试 系 统 的
功能 如下 ：
大 大 缩 短 设 计 周 期 ，提 高效 率 ｎ。 下 位 机 的 主 要 控
该 系 统 的 机 械 主 体 由三 部 分 结构 组 成 ：头 盔
６ 各 轴运 行 与操作 具 有安全 防 护措施 ） ７ ）出 于保 密 需 要 ，控 制 功 能 进 行封 豢 用 户定 制特 殊 系统 ；
８ ）可通 过 其 他 计 算机 通 过 串 口通 讯 ，
台运动 。
支 撑 平 台、相 机 支撑 平 台和 底座 。头 盔 支 撑 平 台 用 于 固 定 头 盔 ， 由三 个 转 动 自 由度 和 一 个 移 动 自
转台工作原理
转台工作原理转台是一种常见的机械设备，用于在工业生产过程中实现物料的转移、旋转和定位。
它的工作原理主要包括结构组成、动力传动和控制系统三个方面。
首先，转台的结构组成是其工作原理的基础。
一般而言，转台由底座、回转机构、工作台和传动装置等部分组成。
底座是转台的支撑结构，通常由钢板焊接而成，以保证转台的稳定性和承载能力。
回转机构是转台的核心部件，它由回转轴承、齿轮、传动轴等组成，实现了转台的旋转功能。
工作台是用于安装和固定物料的平台，可以根据不同的工艺要求设计成不同的形状和尺寸。
传动装置则是转台的动力来源，一般采用电机、液压马达或气动马达，通过传动装置将动力传递给回转机构，驱动转台的旋转运动。
其次，转台的动力传动是实现其工作原理的重要环节。
动力传动系统一般由电动机、减速器、传动轴和回转轴承等组成。
电动机是转台的动力源，通过减速器将电动机的高速旋转转换成转台需要的低速高扭矩的旋转运动。
传动轴将电动机输出的动力传递给回转轴承，实现了转台的旋转运动。
回转轴承则是转台的旋转支撑和传动部件，它能够承受转台上的物料重量，并且保证了转台的旋转平稳性和精度。
最后，转台的控制系统是实现其工作原理的关键。
控制系统一般包括传感器、PLC控制器、执行机构和人机界面等部分。
传感器用于检测转台的位置、速度和负载等参数，将这些信息反馈给PLC控制器。
PLC控制器根据传感器的反馈信息，通过执行机构控制转台的旋转速度、方向和停止位置等，实现对转台运动的精确控制。
人机界面则是操作员与转台的交互界面，通过它操作员可以监控转台的运行状态，进行参数设置和故障诊断等操作。
总的来说，转台的工作原理是通过结构组成、动力传动和控制系统三个方面的协同作用，实现对物料的转移、旋转和定位。
它在工业生产中具有广泛的应用，可以提高生产效率，降低劳动强度，是现代工业生产中不可或缺的重要设备之一。
数控机床应用与操作 5-1-2 多轴机床的分类
二、多轴机床的分类（一）多轴机床的分类以五坐标联动的铣削机床为例，从结构类型上看，分为双转台、双摆头、单摆头+单转台三大类，每大类根据机床运动部件的运动方式的不同而有所不同。
以直线轴Z轴为例，对于立式设备来说，人们编程时习惯以Z轴向上为正方向，但是有些设备是通过主轴头固定而工作台向下移动、刀具相对向上移动为Z轴正方向移动；有些设备是工作台固定而主轴头向上移动、刀具向上移动。
在刀具参考坐标系和零件参考坐标系的相对关系中，不同的机床结构对三坐标加工中心没有什么影响，但是对于多轴联动的设备来说就不同了，这些相对运动关系的不同对加工程序有着不同的要求。
由于机床控制系统的不同，对刀具补偿的方式和程序的格式也都有不同的要求。
加工中心一般分为立式加工中心和卧式加工中心。
3轴立式加工中心最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，也只能完成工件的四面加工。
多轴数控加工中心具有高效率、高精度的特点，工件在一次装夹后能完成5个面的加工。
如果配置5轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，非常适于加工汽车零部件、飞机结构件等工件的成型模具。
根据回转轴形式，多轴数控加工中心一般可分为以下几种方式：（1）双转台结构。
（2）双摆头结构。
（3）单摆头+单转台结构。
1.双转台结构（米克朗或哈默机床）双转台结构类型的机床是一个工作台做回转运动，另一工作台做偏摆运动，回转工作台附加在偏摆工作台上，随偏摆工作台的运动而运动，如图5-1-5所示。
其中，回转工作台通常称为机床的第5轴，而偏摆工作台称为机床的第4轴。
图5-1-6所示为一典型的双旋转工作台5轴联动铣床。
这种设置方式的多轴数控加工机床的优点是：主轴结构比较简单，刚性非常好，制造成本比较低。
但工作台一般不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转角度≥90°时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。
双转台结构类机床的特征如下：（1）3个直线轴建立在笛卡儿坐标系上，符合右手法则。
基于PMAC的开放式组合机床控制系统开发
ｐ Ｏｌ ＝ Ｔ ｘ １ Ｔｅ ｔ ｌ ｅ ｔ ． ｘ
（ 动态链 接 库 ） 件 的路 径 ， 文 能够 有 效 寻 址 ， 程 有 返 过
回值 。 （ ） ｅｌ ｅ Ｆ ｎ ｔ ｎ Ｃｏｅ ｍａ ｉ “ ｃ ｍ ３ ． ２ Ｄ ｃａ ｕ ｃ ｏ ｌ Ｐ ｃ Ｌｂ Ｐ ｏ ｍ ２ ｒ ｉ ｓ
报 告工 作状 态 。
２ １ 人 机界 面与 通讯 程序 ．
存 储 Ｐ Ｃ反应 代 码 的 字 符 串缓 冲 区指 针 ，ｏ ａｄ ＭＡ ｃｍｍ ｎ 是指向所传送字符串的指针 ］ 。
上位 机 人机界 面 为操作 者 提供 了一个 直观 的操 作环 境， 在此 界 面下 ， 系统各 功能 模 块 以菜单 和对话 框 的形式 被 调用 ， 要 包 括 系 统 参 数 主
—
本 框的 Ｋ ｙ ｐ事件 ｅＵ
Ｄｍ ｐ ０ ｓ ｔｎ 定 义 变 量 ｐ ０ ｉ ｌ １Ａ ｒ ｇ‘ Ｓｉ ｌ１
ｄ ” Ｂ ｖｌＰ ｃ Ａ ｏ ｇ Ａ ｏｇ 该 函数 指 定 Ｄ Ｌ ｌ （ ｙａ ｍａ ｓＬ ｎ ） ｓＬ ｎ ， ｌ Ｌ
Ｄｍ Ｒ ｓｏｓｌＡ ｔｎ ２６ ‘ ｉ ｅｐｎｅ ｓＳｒ ｇ ｉ ５ 指定字符串长度的字符型变量
合 机 床运 动 的 控 制 。每 个 Ｐ Ｃ 固件 可 以控 制 ８个 ＭＡ
轴 ， ８个轴 可 以互相 联 动 完 成在 一 个 坐 标 系 中 的运 这 动 ， 可 以在各 自的坐 标 系 内完成 独立 运动 ， 也 或者选 择
反馈 信号 ， 将 信 号 传 送 给 Ｐ Ａ 并 Ｍ Ｃ卡 ， 现组 合 机 床 实 的半 闭环 控 制 Ｊ 。组 合 机床 控 制 系统 的 硬件 构 建 如
多轴运动控制器在转台控制系统中的应用
构 由 框 架 结 构 、 力 源 、 承 结 构 、 动 方 式 、 系 结 动 支 驱 轴
构 、 重 方 式 等 组 成 。本 课 题 中 的 转 台 采 用 Ｕ 配 ＯＯ 结 构 ，
用 来 产 生 输 入 信 号 的仿 真 机 之 外 ， 算 机 还 扮 演 了 控 制 计 器 的 角 色 。 根 据 控 制 器 的 不 同 形 式 ， 算 机 控 制 系 统 分 计 为 集 中式 、 布 式 、 散 式 三 种 类 型 ， 中 集 散 式 控 制 器 分 集 其
我国舞台机械运动控制系统的模式及特色
因此 ，越过了 国外舞 台机械传统的 “ 服务器 （ 主站 ）＋ 专业轴控制器 （ 从站 ）＋ 变频 驱动器＋ 交流 电机 ”控 制系统
模式 （ 见图５ ，采用 控制领域 国际流行 的 “ Ｌ （ ） Ｐ Ｃ 主站）＋
４ 我闰舞 台机 械运 动控制 系统 的构成 模 式
多功能数字矢 量控制变频器＋ 交流 电机”的通用设备 组合的
黟 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｌ ｝ －
动控 制卡 ，可以协 调多轴 运动控 制系统 ，使得 系统具有良
好的 控制性 能 。而另 一种 是基于 网络的运 动控制器 ，网络
『
运动控制器使运动控制技术与网络技术有机结合 。
藤
运动控 制器分 为单轴 控制和 多轴控制 。单 轴控制只 能 控 制单 台 电机的 运 动 ． 轴 控 制器 可 同时 进 行多 变 量控 多 制 ，即同时 控制多 台 ｑ机 按设定 的程序及 变量相互 间协调 地运 动 ，从而 达到 实现各种 变量参 数的曲 线 、曲面 空间的
制 ，数据处理 ，通信及联网 。
３２ 对运动位 置 精度 定位 的要求 ．
舞台机械运动对定 位精度的要求 ： 定位精度 ｌ 。 土３ Ｉ ｎＩ ｌ
ＰＣ Ｌ 具有可靠性高、抗干扰能力强的特点。高可靠性是
电气控制设备的关键性能 。由于采用现代大规模集成 电路技 ３ 对 多运动 对 象速嚏 同步 运行 的要求 ． ３ 术和严格生产 工艺制造 ，内部电路又采用 了先进的抗干扰技 舞台机械运 动对同步精度的要求 ：同步精度 （ ｎｎ 士 ３ ｕ 术 ，Ｐ Ｃ Ｌ 具有很高的可靠性 。Ｐ Ｃ Ｌ 带有硬件故障 自我检测 功
舞 台机械 控制技 术和设备 的发展 。其 中 ，最具 代表 性的是
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随着自动控制理论和数字计算机及其应用技术的不断发展，以计算机为基础的控制技术迅猛发展，被控对象规模更大,控制过程和规律也更加复杂和精密，控制方法也更加灵活多样[1]。
在转台的控制系统中，除了用来产生输入信号的仿真机之外，计算机还扮演了控制器的角色。
根据控制器的不同形式，计算机控制系统分为集中式、分布式、集散式三种类型，其中集散式控制器又分为PC机与单片机、PC机与PC机、PC机与嵌入式控制器三种形式。
转台运动控制系统是转台设计中最为关键的部分，本课题中选用PC机与嵌入式控制器的形式，其中PC机采用性能稳定的IPC（工控机），嵌入式控制器选用美国DeltaTau公司的可编程多轴控制器PMAC，即IPC+PMAC。
1转台的基本结构与组成由于各种民用、军用飞行器技术的快速发展，当今世界各国都十分重视半实物仿真技术的研究和应用，而三轴转台是半实物仿真的重要设备之一[2]。
通常，三轴转台提供模拟飞行器飞行姿态角和为被试件提供测试条件的功能，以便验证全数字仿真的实验结果并进一步优化或改良飞行器设计方案。
转台负载放在内框之上，由平板固定，内框、中框和外框均可绕其轴向做360°旋转运动，可以模拟飞行器的3个自由度的横滚、俯仰和航向运动。
三轴转台由控制部分和机械部分组成，转台的控制部分由一个控制柜和一台IPC组成，转台机械结构由框架结构、动力源、支承结构、驱动方式、轴系结构、配重方式等组成。
本课题中的转台采用UOO结构，外框架采用音叉形式(U型)，其结构简单，转动惯量小，并可相应缩小转台总体尺寸；中框架和内框架采用封闭框形式(O型)，易于实现整圈旋转。
转台的3个轴系均采用精密机械轴承支撑，直流无刷电机驱动，运用海德汉增量式编码器进行速度、位置反馈，并在每轴运用滑环进行导线转接，可使框体做无限旋转运动。
2PMAC控制器简介PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)是美国Delta -Tau公司生产的系列运动控制器。
使用Motorola的DSP56000系列芯片作为CPU，最多可实现8轴的伺服控多轴运动控制器在转台控制系统中的应用王海涌，张为玮,王卫（北京航空航天大学宇航学院，北京100083）摘要：提出了一种基于多轴运动控制器的转台控制系统的组成方案.给出了转台的基本组成,介绍了多轴运动控制卡功能及其硬软件的开放性。
分析了控制系统的组成原理，详细介绍了控制系统总体设计方案和基本的硬件配置结构,以及此控制系统的软件设计方法和功能实现。
通过此基于多轴运动控制卡的控制系统实现了转台的实时控制及伺服控制。
关键词：多轴运动控制器；转台；运动控制系统中图分类号：TP271文献标识码：AUsing PMAC in motion control system of turntableWANG Hai Yong,ZHANG Wei Wei,WANG Wei(School of Aerospace,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing100083,China)Abstract:Three-axis turntable motion control system with PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)is proposed.It intro-duces the design of turntable,and it introduces the functions and opening of the PMAC.This paper analyzes the basic theory of control system.It briefly introduces the overall design scheme and basic hardware configuration of the control system,and explains its software design method and function realization in detail.Through the control system the turntable achieves real-time control and servo control.Key words：PMAC；turntable；motion control system97《电子技术应用》2010年第3期制。
具有良好的硬件开放性和软件开放性[3]。
2．1PMAC的硬件开放性PMAC支持多种工作平台，允许在PC、STD、VME、PCI等不同总线上运行,方便了用户选择主机类型；有模拟和数字两种伺服接口，能与步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等多种电机连接，并可对不同的电机提供相应的控制信号；可接受各种检测元件的反馈信息，包括测速发电机、光电编码器、光栅、旋转变压器等；提供串行方式、并行方式和双端口RAM方式与PC机进行双向通信；绝大部分地址向用户开放，包括电机信息、坐标信息及各种保护信息，这些硬件的开放性使用户可以很方便地根据自己的需要进行硬件设备的搭建。
2．2PMAC的软件开放性PMAC支持各种高级语言，用户可以使用VB、VC、Delphi等在Windows软件平台上制定用户专用界面；PMAC提供了包含速度和加速度前馈的PID控制和阶式滤波器，电机和负载的双编码器，能纳入用户开发的伺服算法。
PMAC具有很强的计算能力，许多数学、逻辑和超越函数的计算都能通过用户程序中的变量和常数进行；内含可编程逻辑控制器。
PMAC的I/O点可以扩展至2018位，所有的I/O点都由软件来控制，只要使用一个类似高级程序中的指针变量指向某一I/O地址，就可以方便地在运动程序和PLC程序中通过该指针变量来对该I/O点进行输入或输出控制。
同时该PLC工具有强大的逻辑功能和判断能力，可编制复杂的逻辑关系。
3控制系统的介绍3．1控制系统的原理对于转台的方位控制，首先通过GPS等得到目标点的方位坐标，经过IPC机计算出目标点的方位角度，把位置信号送入PMAC卡，通过绝对式光电码盘形成闭环，从而达到位置伺服目的，包括速度环和位置环两部分，其控制原理如图1所示。
其中速度环由直流脉宽伺服系统、直流力矩电机以及测速电机构成，测速电机与直流力矩电机同轴并反馈成与转速成正比的电压信号，至直流脉宽伺服系统，从而形成速度闭环。
位置环由PMAC卡、直流脉宽伺服系统、直流力矩电机、光电码盘构成，光电码盘与直流力矩电机同轴并反馈位置信号至PMAC卡，从而形成位置闭环，以实现动态目标跟踪的目的，3．2控制系统的硬件组成为了提高系统的运动可靠性和快速响应能力，转台采用上下位机的两级控制方式,其硬件组成如图2所示。
其中上位机主要根据控制规律进行计算、处理、逻辑判断和存储，实现转台控制的集中监控、综合管理，主要实现系统实时在线综合管理、性能检测、安全保护及监控管理以及数据采集与处理功能。
在转台系统运行过程中，上位机完成转台系统性能参数的图形显示、数据处理，得出系统工作所必需的指令和参数。
由于工业控制计算机抗震性和抗干扰能力强,工作可靠性高，目前被广泛用于现场数据采集处理及伺服系统的上位计算机。
本系统采用研华工控机作为上位机，集中控制多套伺服系统。
下位机是转台控制系统的直接控制级，构成转台内、中、外框三个独立的伺服控制回路。
下位机完成伺服控制系统的数据采集与处理、控制律的实施并实现与上位机实时通信。
本系统中下位机由PMAC充当，PMAC 控制卡通过标准总线与上位机相联，码盘等测速或测角机构通过PMAC上的DD接口传递位置、速度等信息，经PMAC处理，并按上位机给出的控制要求通过PMAC上的DA接口输出合适的电平信号控制转台上的电机运动，从而构成控制闭环。
98《电子技术应用》2010年第3期欢迎网上投稿另外，PMAC通过总线向上位机交换报告转台位置、运行安全等信息，并从上位机获得程序运行所需要的命令，如程序开始、结束和系统复位等。
由于PMAC自身的特性，使诸如码盘信号换算、行程限位等功能可以很方便地实现，且PMAC的可编程特性使系统具有很强的扩展能力，整个系统构成要比普通的上下位机系统显得简单实用。
而PMAC的使用也使系统更具通用性，只需作少量调整即可应用于其他设备。
4运动控制系统软件设计本课题中下位机选用PMAC运动控制卡。
该运动控制卡是现在使用的比较普遍、可靠性很高的多轴运动控制器，它的核心硬件是DSP与FPGA，提供运动控制、逻辑控制、数据采集、信息处理、同主机交互等强大的资源，其最大的特点是软硬件的开放性。
PMAC可以通过执行软件（PEWIN）实现各种控制的基本操作及系统调试，从而实现执行运动程序、执行PLC程序、伺服环更新、资源管理等主要功能。
对于转台的控制系统，系统功能实现实际由工控机和PMAC卡共同分担完成，运动控制软件包括2个部分：工控机主要完成人机界面、系统任务管理、视频显示、方位角度计算与发送等功能；MAC卡主要实现所要求的运动控制、I/O管理、PLC等功能。
4．1上位机控制软件的开发对于转台控制系统上位机的工控机,基于Windows XP 操作系统，利用VisualC++6.0开发系统开发了转台运动控制系统软件，具有视频显示、转台控制方式选择、转台运动状态显示、GPS信号显示、异常报警等功能，利用下位机封装好的各类运动控制函数和参数设置功能函数，在上位机软件开发时实现“下位机透明”式的开发，使上位机界面开发以及和其他功能集成时无须关注运动控制层的细节，从而更着重于其他方面功能的实现。
4.2下位机控制软件的开发下位机控制系统中PMAC卡上集成了丰富的运动控制指令和算法，为转台的运动控制提供了方便，对于转台控制下位机软件的开发，充分利用PMAC卡的开放性，主要包括位置伺服模块、PLC监控模块等，位置伺服模块可通过设置PMAC卡内部PID参数实现，PLC监控模块用于实时提取转台运行状态信号，包括当前的运行方位、运行速度及是否都达到位置限位等,主要包括PMAC的设置和PMAC运动程序的编写。
4.3工控机与PMAC卡的通信软件外部信号通过计算机串口送入工控机，转换成方位角度后送入PMAC卡，转台的运动方位信息实时通过工控机进行显示，同时，各种控制指令也是通过工控机传给PMAC卡，从而实现各种控制目的，本系统利用PMAC 卡提供的PCOMM32通信套件，采用动态链接库方式，便于上下位机软件的模块化和封装并使得上位机编程环境的选择更加自由。
本课题以PMAC卡为核心对三轴转台的硬件及软件进行了设计，通过PMAC构建转台控制系统，具有实时能力强、系统稳定、易操作等优点。