多轴运动控制器开题报告

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：

多轴运动控制器文献综述

摘要：运动控制是20世纪90年代在国际上兴起的结合现代电力电子技术、计算机

技术、传感器技术等进行控制系统设计的一门多学科交叉的技术，在数控机床、

汽车、轻工、纺织和军事等领域应用广泛，其中的数控技术、机器人技术更是一个

国家运动控制技术发展水平的重要标志。

Abstract:Motion control is a interdisciplinary technology in the nineteen nineties，as the combination of modern power electronics technology, computer Technology, sensor technology, control system design . In the NC machine tool,Auto, light industry, textile and military and other fields are widely used, in which the numerical control technology, robotic technology are the symbol of a state's level of development of motion control technology.

1.运动控制器的概念：

运动控制起源于早期的伺服控制。简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。早期的运动控制技术主要是伴随着数控技术、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展的。早期的运动控制器实际上是可以独立运行的专用的控制器，往往无需另外的处理器和操作系统支持，可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。这类控制器可以成为独立运行的运动控制器。这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计，往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能，用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件，然后传输到控制器，控制器即可完成相关的动作。这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用，控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议，用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统2.运动控制需求：

在工业和医疗领域中，最常见的电动机就是步进式、有刷式以及无刷式直流电动机，但是其实还有一些其它类型的电动机。每种电动机都需要有独立的输入信号来激励电动机，然后将电能转换成机械能。在最广义的意义上，运动控制可以帮助你使用电动机(最大程度上满足你的应用需求)，而无需考虑所有激励电机所需的低层次的激励信号。

另外，运动控制还具备一些高级功能，因此可以基于模块搭建高效地实现指定的应用，为一些常规任务提供解决方案，如精准定位、多轴同步，以及指定速度、加速度和减速度的运动等等。

因为大多电动机的工作环境都是瞬时的，所以运动控制工具必须能够适应不同负载和动态条件，而这则需要一些复杂的控制处理算法和机械系统的反馈信息。最后(但并不是最不重要的)，运动控制的任务一般都比较严格，而且通常其所操控的机器还可能会伤及到周围的人。因此，运动控制中必须具备一些安全特征，如限位开关(limit switch)和I/O通道，用以收集状态信息并执行停止程序。

3.运动控制器研究现状：

自20世纪80年代初期，通用运动控制器已经在国外多个行业应用，尤其是微电子行业的应用更加广泛。当时运动控制器在我国的应用规模和范围很小。目前，国内的运动控制器生产商提供的产品大致可以分为3类：第一类是以单片机或者微处理器作为核心的运动控制器，这类运动控制器运行速度较慢，精度不高，成本相对较低，在一些只需要低速运功控制和对轨迹要求不高的轮廓控制场合应用。第二类是以专用芯片（ASIC）作为核心处理器的运动控制器，这种控制器结构简单，但是大多数只能输出脉冲信号，工作于开环控制方式。由于这种控制器不能提供高速连续插补，也没有前瞻功能（Look head）,特别是对于大量的小线段连续加工的场合，就不能使用这种控制器。第三类是基于PC总线的以DSP和FPGA作为核心处理器的开放式运动控制器。这类开放式运动控制器以DSP芯片作为运动控制器的核心处理器，以PC机作为信息处理平台，运动控制器以插卡形式嵌入PC机，以“PC+运动控制器”的模式。这样将PC机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制器芙蓉运动轨迹控制能力有机的结合在一起，具有开放程度高、运动轨迹控制准确、通用性好的特点。这类运动控制器充分李永乐DSP的

高速数据处理能力和FPGA的超强逻辑处理能力，便于设计出功能完善、性能优越的运动控制系统。

4. 运动控制系统的组件

下图描述了运动控制系统的基本组成部分。

图1.运动控制器是运动控制系统的核心。

你所开发的应用软件便是你应用程序中的特定部分。应用软件定义了运动配置文件，以及特定事件触发并影响配置文件的方式。应用软件由好几个可选的层次构成。通常来说都包含一个用户界面程序，用以实现交互式操作。很多运动控制应用都包含应用层，实现警报处理和数据库连接性。它们还通常包含由运动控制器执行的运动控制指令。运动控制器的制造商提供了应用软件的开发环境。

根据上述内容，运动控制器创建运动配置文件，根据这些配置文件，控制器将信号通过放大器或者电动机驱动传到电动机，放大器的任务就是从控制器接收信号，然后将它们变成可以驱动电动机转动的信号。随着电动机运转，反馈设备（通常是位置传感器）会将位置信息反向传递至控制器，构成闭环控制环。运动控制器通过位置传感器获取电动机的位置信息，从而推算出电动机的移动速度。有些应用中需要有多个反馈设备，以保证该电动机所驱动的机械系统能够正确运行。虽然反馈设备提供了位置信息，但有时还需要向控制器传递一些特殊的反馈信息，譬如压力传感器或者震动传感器的数据。

5.运动控制器的架构