【正文】 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制I摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的進步，傳統(tǒng)的運動控制系統(tǒng)由于本身的特性限制難以滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，研究和開發(fā)具有開放式結(jié)構(gòu)的高性能運動控制器已成為當(dāng)前運動控制領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。本論文以永磁交流同步伺服電動機為核心，對運動控制器的硬件結(jié)構(gòu)進行了全面的改進，實現(xiàn)了運動控制單元和外圍處理單元，研制了一種用常規(guī)芯片系列組成的運動控制器，提出了采用單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器和數(shù)據(jù)選擇器的四倍頻辨向電路。該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)是基于普通 PC 機或工控機的 ISA 總線而開發(fā)，其功能集 12 位 DAC 轉(zhuǎn)換、定時中斷、脈沖接收、倍頻辨向計數(shù)、零點檢測及使能報警等于一體。該系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)通過對系統(tǒng) CMOS／實時時鐘(RTC)編程實現(xiàn)高精度定時硬件中斷， 對系統(tǒng) CMOS/實時時鐘(RTC)編程實現(xiàn)高精度定時，在中斷程序中加入 PID 控制算法，可以滿足高精度的伺服電機位置控制的要求。關(guān)鍵字：伺服系統(tǒng) 實時鐘 PID 控制 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制II ABSTRACT With the progress of the technology, it is diffcult for the traditional Motion ControlSystem to satisfy the demands of the modern industry. Currently, it has been an important trendin the motion control field to develop the highcapability Motion Controller with the controller posed of general chip series is developed and Quadruple differential Circuit utilizing dual monostable multivibrators with Sehmitt trigger inputs and dual 4_line to 1_line data selectors or multiplexers is put framework of the system is basedon ISA buses of general PC or IPC,including 12_bit multiplying D/A conversion,time interruptpulse receiving,zero check and onoff and warning framework is put forward based on the technical programming the CMOS/Real Timer Clock,adopting VtoolsD to programme VxD and realtime position control of servo electromotor is the key problem of developing NC in the Windows is ,PID controller is designed,PID control arithmetic is programmed,parameters of control system are adjusted online，experiment is researched and the result is result showed that programming CMOS／RTC,realizing high precision time through program VxD along with PID arithmetic in the interrupt can meet the requjre of high preci sion position control of servo electromotor. The paper firstly introduces the origin, research significance, related technical status and main contents of the task, and describes the system as a whole in detail, then discusses the hardware design, software design, and the algorithms design respectively. Finally, The paper brings forward the main contents of advanced research.Keyword:長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制III畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制IV目 錄摘 要 .................................................................I目 錄 ..............................................................III第一章 緒 論 ........................................................1 引言 ..............................................................1 位置伺服系統(tǒng)的構(gòu)成 ................................................2 伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷程 ................................................3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ................................................4第二章 永磁交流同步伺服電動機的工作原理及數(shù)學(xué)模型 .....................72．1 永磁交流同步伺服電動機的結(jié)構(gòu) .....................................72．2 永磁交流同步伺服電動機的工作原理 .................................72．3 永磁交流同步伺服電動機的數(shù)學(xué)模型 .................................8第三章 伺服控制系統(tǒng)設(shè)計 ..............................................10 系統(tǒng)方案設(shè)計 .....................................................10 I SA 總線 ........................................................11 總線驅(qū)動、數(shù)據(jù)鎖存及譯碼電路 .....................................13 中斷定時電路 .....................................................143．5 使能報警 I／0 電路 ...............................................153．6 倍頻辨向電路與脈沖接收電路 ......................................153．7 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 ....................................................17第四章 系統(tǒng) CMOS／實時時鐘硬件中斷定時 ...............................204．1 WINDOWS 系統(tǒng)中時鐘的選擇 .........................................204．2 通過對系統(tǒng) CMOS／實時時鐘(RTC)編程實現(xiàn)高精度定時 ................214．2．1 系統(tǒng) CMOS／實時時鐘簡介 ......................................21 WINDOWS 98 環(huán)境下實時鐘的使用 ....................................23 對 RTC 編程的實現(xiàn) ...............................................234．3 中斷時間的測試 ..................................................25第五章 P ID 控制 .....................................................275．1 P I D 控制簡介 ...................................................275．2 P L D 控制器設(shè)計 .................................................28 P I D 控制器的軟件編制 ............................................30 控制系統(tǒng)參數(shù)的整定 ...............................................30長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制V第六章 總結(jié)與展望 ....................................................32 總結(jié) .............................................................32參考文獻 ..............................................................34長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計 伺服運動控制器的研制1伺服運動控制器的研究第一章 緒 論 引言隨著科學(xué)技術(shù)的進步，傳統(tǒng)的運動控制系統(tǒng)由于其自身的特性限制已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)和社會發(fā)展的要求。歸納起來，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:封閉式結(jié)構(gòu)。提供給用戶的只是特定環(huán)境下特定功能的目標(biāo)作業(yè)，控制系統(tǒng)的內(nèi) 部包括控制算法和底層的接口等對用戶是一個“黑箱” 。這種結(jié)構(gòu)不便于對系統(tǒng)的功能進行擴展和改進，也不便于對系統(tǒng)資源進行共享和再利用?？刂栖浖募嫒菪圆??？刂栖浖慕Y(jié)構(gòu)依賴于處理器硬件，在不同的系統(tǒng)間移植比較困難，同時也給軟件的升級和更新帶來了不便。容錯性和可靠性差。由于采用了多片單片機并行的結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)的通訊和同步難以實現(xiàn)，同時數(shù)據(jù)相關(guān)性復(fù)雜，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的容錯性和可靠性變差。缺少網(wǎng)絡(luò)功能。不利于構(gòu)造大系統(tǒng)，無法實現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)調(diào)以及遠(yuǎn)程和漫游控制。針對傳統(tǒng)運動控制系統(tǒng)的這些缺陷，研究和開發(fā)具有開放式結(jié)構(gòu)的高性能運動控制器己成為當(dāng)前運動控制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向，引起了人們的廣泛關(guān)注。1986 年以來，世界工業(yè)界一直致力于在制造業(yè)中推廣開放、積木式結(jié)構(gòu)控制技術(shù)。1O 多年來，這一技術(shù)己在計算機行業(yè)取得巨大成功。在開放式結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的指導(dǎo)下，計算機控制器完成了從造價昂貴的專業(yè)化大中型機到開放、積木式通用個人計算機的變革，使計算機技術(shù)很快地進入到各行業(yè)的各個部門和家庭。這為發(fā)展開放式結(jié)構(gòu)的運動控制系統(tǒng)積累了經(jīng)驗，創(chuàng)造了良好的條件?，F(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)日新月異，并在人們的生活中占據(jù)越來越重要的位置。發(fā)展智能運動控制系統(tǒng)也將是我國 21 世紀(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略。運動控制器利用高性能微處理器及大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷崿F(xiàn)伺服電機的多