一台数控机床的先进程度衡量着一个国家制造业的先进水平，而数控机床最核心的部分就是数控机床控制系统。近年出现的ARM数入式系统具有硬件资源丰富、性能好、成本低和功耗低等优点，FPGA技术具有可重复编程、在线升级、实时性好、可靠性高等优点。为了克服传统的数控机床成本高、控制精度低、实时性差，可靠性低等缺点，研究基于ARM+FPGA架构的新型数控机床系统，具有重要的社会经济意义和重大的经济价值本文以数控机床为工程背景，以何服电机PMSM为具体对象以ARM+FPGA作为数控系统的实现平台，从提高何服系统位置环控制的自适应能力，提高位置环、速度环和电流环等复杂运算的处理速度，提高系统管理与控制程序开发的简单性、界面的美观性等方面开展了深入的研究。其主要研究工作和结论如下：（1）在对比分析了几种控制系统架构基础上，提出了一种基于ARM+FPGA的数控机床自适应模糊控制何服系统的设计方案。该系统采用以ARM作为系统主控与运动轨迹计算芯片，FPGA作为何服系统运动控制芯片，而其中的FPGA运动控制系统包括自适应位置控制模块、速度控制模块、电流变换模块三大部分（2）针对提出的 ARM+FPGA的数控机床自适应模糊控制何服系统的设计方案，进行了有关数学模型的建立占推导，并借助MATLAB工具建立系统仿真模型进行仿真。系统仿真结果表明，该系统位置响应超调量小，响应时间短，系统性能优越（3）为了提高运动控制的实时性、可靠性、灵活度，根据运动控制系统的模型，提出了一种FPGA实现的运行控制系统的结构，井详细进行了自适应位置控制模块、速度控制模块、电流变换模块等内部各模块的设计，之后利用HDL进行了有关模块的程序设计和PGA实现仿真（4）针对基于ARM微处理器的主挖与运动轨迹计算系统，进行了系统控制界面的设计，FPGA与ARM芯片、FPGA与上位机等通信程序设计，进行了运动控制中加减速、插补方法的分析与设计关键字：数控机床：水磁同步电机：自适应模糊控制：ARM:FPGA
上传时间： 2022-03-11
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（一）电机问题(1) 电动机窜动：在进给时出现窜动现象，测速信号不稳定，如编码器有裂纹;接线端子接触不良，如螺钉松动等;当窜动发生在由正方向运动与反方向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向问隙或伺服驱动增益过大所致;(2) 电动机爬行： 大多发生在起动加速段或低速进给时， 一般是由于进给传动链的润滑状态不良，伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢;(3) 电动机振动：机床高速运行时，可能产生振动，这时就会产生过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以应寻找速度环问题;(4) 电动机转矩降低： 伺服电动机从额定堵转转矩到高速运转时， 发现转矩会突然降低，这时因为电动机绕组的散热损坏和机械部分发热引起的。高速时，电动机温升变大，因此，正确使用伺服电动机前一定要对电动机的负载进行验算;(5) 电动机位置误差：当伺服轴运动超过位置允差范围时(KNDSD100 出厂标准设置PA17 ：400 ，位置超差检测范围)，伺服驱动器就会出现“ 4”号位置超差报警。主要原因有：系统设定的允差范围小;伺服系统增益设置不当;位置检测装置有污染;进给传动链累计误差过大等;(6) 电动机不转：数控系统到伺服驱动器除了联结脉冲+ 方向信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24 V 继电器线圈电压。伺服电动机不转，常用诊断方法有：检查数控系统是否有脉冲信号输出;检查使能信号是否接通;通过液晶屏观测系统输入/ 出状态是否满足进给轴的起动条件;对带电磁制动器的伺服电动机确认制动已经打开;驱动器有故障;伺服电动机有故障;伺服电动机和滚珠丝杠联结联轴节失效或键脱开等。
标签： 伺服系统
上传时间： 2022-06-01
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随着微电子技术和电力电子技术的飞速发展，运动控制系统正朝着通用化、智能化、微型化的方向发展。目前，以数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）为核心的运动控制卡已成为运动控制器的发展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC机，将PC机强大的信息处理能力和开放式特点与运动控制卡的运动控制能力相结合，具有信息处理能力强、开放程度高、运动控制方便、通用性好的特点。因此，本文通过对运动控制技术的深入研究，开发了一款以DSP和FPGA为主控单元、基于PCI总线的运动控制卡。 首先，设计了运动控制卡硬件电路，对控制卡的DSP和FPGA外围电路、PCI总线接口电路、模拟量输出电路、编码器信号采集电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论。 为提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通过对FPGA的编程设计，在FPGA中实现了PCI总线目标设备接口控制器、双端口RAM、DDA精插补电路、DAC接口电路、编码器信号处理电路和数字I/O信号处理电路。 基于改进的数字PID控制器和前馈控制，设计开发了运动控制卡的位置闭环伺服控制器，并整定了控制器参数，获得良好的伺服控制特性。 最后，采用WinDriver开发了控制卡的驱动程序，并详细介绍了驱动程序的开发流程。
上传时间： 2013-08-01
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本论文对DSP和FPGA在交流伺服电机控制系统中的应用进行了详细的设计，并完成了系统的规划。论文完成的设计任务主要有：1、根据系统要求，详细分析了运动控制系统，给出了运动控制系统的总体设计，提出了一套对已有外围设备适用的设计方案。2、根据实际情况，提出了简单易于实现、实时性好的轨迹插补算法，并给出了插补算法的软件设计，并在DSP中得以实现。3、使用汇编语言进行软件设计，完成了运动控制卡中由DSP完成的运动控制任务，即在插补计算的同时完成加减速控制和三轴联动的协调控制，以及其后的脉冲分配数的计算。4、根据系统运动要求，使用FPGA芯片设计了可连续发送均匀分布脉冲的脉冲分配器，实现对交流伺服系统发送运动控制指令。并给出了VHDL在FPGA中的软件实现。
上传时间： 2013-04-24
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ADT-850运动控制卡说明书 ADT850 卡是基于 PCI 总线的高性能四轴伺服/步进控制卡，支持一个 系统中使用多达 16 块控制卡，可控制 64 路伺服/步进电机，支持即插即用， 位置可变环形，可在运动中随时改变速度，可使用连续插补等先进功能。
上传时间： 2015-04-27
上传用户：xuchaowei123
引言伺服电机属于一类控制电机，分为直流伺服电机和交流伺服电机两种。由于交流伺服电机具有体积小、重量轻、大转矩输出、低惯量和良好的控制性能等优点，故被广泛地应用于自动控制系统和自动检测系统中作为执行元件，将控制电信号转换为转轴的机械转动，由于伺服电机定位精度相当高，现代位置控制系统已越来越多地采用以交流伺服电机为主要部件的位置控制系统，本文的设计也正是用于喷印机的位置控制系统之中。1总体设计方案本控制系统选用松下MSMA082AIC型交流伺服电机，通过以单片机控制器实现对伺服电机的控制。同服电机的控制方式主要有位置控制、速度控制两种，为了提高其带动喷头运行的平稳性，选用了速度控制方式实现对伺服电机的控制，以利用伺服电机系统自带的s型曲线控制模型，达到理想的控制效果。系统组成框图如图1所示，其中单片机控制器向伺服驱动器输出控制信号，再通过伺服驱动器驱动伺服电机按要求动作，同时，控制器接收固定在祠服电机转轴上的光电编码盘随着电机转动而产生的反馈脉冲信号，以实现对伺服电机带动的喷头运行位置的检测控制，形成团环控制系统。为了实现对喷印位置的精确控制，所以选用了分辨率为2000p/r的光电编码盘作位置传感单元，将伺服电机转轴的转角位置变换成电脉冲信号，以供单片机控制器对喷印位置进行跟踪控制。
上传时间： 2022-06-01
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随着工业自动化水平的不断提高，工业控制网络所需负担的工作也日趋繁重，整个网络中传递信息的规模和复杂度也在不断增长，这给控制系统提出了更高的要求，伺服系统作为一种对控制精度、动态响应等性能指标要求很高的控制系统，也必须面对这些问题。本论文研究了将工业以太网技术应用于伺服系统的方法。通过将EtherCAT工业以太网协议与CANopen规范相结合，以TMS320F2812系列DSP为平台，设计并实现了伺服驱动器的工业以太网通信接口，组建了网络化的运动控制系统。通过分析EtherCAT与CANopen相关技术细节，阐述了将CANopen 与EtherCAT相结合的关键点，给出了多种运动控制模式的设计方式，分析了软件设计和实现的只体方法和要点。本文按照分层和模块化的方式给出了通信接口的设计过程，按层次分为三个大的模块：EtherCAT通信模块、CoE通信模块与CANopen运动控制模块。对各个模块又根据功能分为多个子模块，其中EtherCAT通信模块主要包括：EtherCAT状态机服务、邮箱服务和过程数据服务；CoE通信模块包括：服务数据对象（SDO）服务、过程数据对象（PDO）服务、对象字典服务；运动控制模块包括设备状态机服务和多种运动控制模式的实现模块。对每个模块本文都给出了具体的设计与实现过程。本文实现了四种运动控制模式下的实际控制结果，包括周期同步的位置与速度模式以及位置与速度轨迹规划模式。实验结果表明，系统能够满足高速度、高精度、高可靠性和同步协调的控制要求。最后对所做工作进行了总结与展望。
上传时间： 2022-07-05
上传用户：zhanglei193
在国内，目前工控领域广泛用到的伺服系统(包括伺服电机和伺服驱动器)有整套购买国外某一个厂商的，也有自己开发电机，然后购买国外的伺服驱动器来配置伺服系统。前一种情况伺服电机与驱动器之间的整合程度是比较高，而后一种情况伺服电机的设计容易忽视与之配套的伺服驱动器的控制策略以及伺服驱动器的输出电压，输出电流特点，很容易造成所设计的伺服电机不能充分发挥其性能以及材料的不合理利用。本文讨论了作为伺服电机用的永磁同步电动机在整合伺服驱动器控制方式和输出电压、电流特性下的设计过程。 本文首先简要介绍了永磁同步电动机作为伺服电机较其他类型的电机的优势，接着以永磁同步电动机作为伺服电机，对给定指标要求的永磁同步电动机，在永磁体分别采用表面安装和内置两种转子磁路结构时进行了场路结合的设计与分析，分析了在磁场定向控制方式下两种转子磁路结构的永磁同步电动机的工作特性、转矩脉动等。得出了永磁体表面安装转子磁路结构的永磁同步电动机作为伺服电机时更适合磁场定向控制运行的结论。 此外，从已经成功设计了的永磁同步电动机出发，整合所设计的永磁同步电动机将要采用的驱动器其控制方式，并在一些有依据的假设前提下确定了电机的能量包函数(包括功率、转速等一些额定指标)与一些主要尺寸函数表达式。初步得出了一种行之有效的、快速确定使用同一套定转子冲片伺服电机尺寸的方法。 最后试制了样机以及其在伺服驱动器下进行了实验，并比较分析了实验和理论分析的结果。
上传时间： 2013-05-30
上传用户：heminhao
以“混合式步进电动机驱动控制系统设计”和“电动座椅控制系统设计”作为实际应用背景，分析了两种不同种类电动机的原理特性和控制方法，阐述了这两个系统的开发过程，研究了单片机在这两个系统中的应用，进一步挖掘了单片机在电机运动控制领域中的应用潜力。 文中分两个部分分别对这两个系统进行了介绍。在混合式步进电动机驱动控制系统部分，介绍了步进电动机的运行特性和控制方法，建立了仿真模型并对步进电动机各主要的运行特性进行了仿真研究，着重叙述了步进电动机多步距角控制、斩波恒流控制和升降频控制等控制功能，以及上位机控制软件的实现过程。电动座椅控制系统部分，首先阐述了无刷直流电动机的运行特性，建立了仿真模型并对先进PID控制方法在无刷直流电动机中的应用进行了仿真研究，着重阐述了位置记忆功能的实现过程。 实验结果表明，系统硬件和软件设计合理可行，圆满的完成了既定的开发任务，实现了所有的预定功能，且运行性能良好。混合式步进电动机驱动控制系统可以通过上位机和控制面板分别控制，可以驱动不同种类的步进电动机且具备多种控制功能。电动座椅控制系统将无刷直流电动机应用到了电动座椅领域，且实现了电动座椅的智能化。这些也正是本文的创新之处。另外，结构化的硬件设计方法及模块化的软件设计法使得系统具有较好的通用性和可扩展性。
上传时间： 2013-05-26
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本文系统地论述了应用单片机开发步进电动机二维运动控制器的方法。该二维运动控制器的样品已经研制出来，经过实际运行测试，达到了设计要求，既能实现两轴独立运动控制，又能灵活方便地进行联动控制。由于控制软件对步进电动机采用了适当的自动调速方案，使得电机在运动过程中没有失步现象，运行平稳，定位精度高，重复定位性好。 本文所完成的主要工作有：(1)步进电动机驱动电路的研究。(2)系统控制方案设计。(3)硬件系统设计。单片机的选择、串行通信等电路设计。(4)软件系统设计。该控制器重点在于步进电动机的驱动电路硬件与控制软件的设计，以及上下位机串口通信的实现。本设计的控制环节由AT89S52单片机和环形分配器PMM8713构成，单片机采用RS-485标准的串口通信与上位机进行通信，利用PMM8713产生步进电动机运行和正反转的控制信号。驱动环节采用UC3842实现恒流驱动，给出特定的脉冲驱动信号，驱动功率管进行开通和关断，使步进电动机按照规定的轨迹和速度运行。软件部分由上位机软件和下位机软件共同组成。上位机软件用Visual Basic编制，界面友好，下位机软件用单片机汇编语言编制。上位机输入的指令经编译生成相应的目标代码并通过计算机串口发送到下位机中。下位机的功能：一是接收来自上位机的数据和命令；二是根据上位机发送的命令执行相应的动作；三是向上位机发送有关提示信息。 该控制系统在设计方面具有如下特点： 1.采用内部时钟方式产生步进电动机的驱动脉冲，而没有采用高速脉冲发生器等外部方式，用软件来实现，从而降低硬件成本。 2.硬件设计方面，尽可能地选择了标准化、模块化的电路，从而提高了设计的成功率和结构的灵活性。 3.尽可能选用了功能强、集成度高、通用性好、市场货源充足的电路或芯片。 控制器硬件结构简单，成本低廉，控制可靠，功能强大，使用方便，因而具有十分广阔的应用前景。
上传时间： 2013-05-16
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