【正文】 portant 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)大學人文信息學院 畢業(yè)論文設計 伺服運動控制器的研制 III 畢業(yè)設計（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)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 長春工業(yè)大學人文信息學院 畢業(yè)論文設計 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)學模 型 .................... 7 2． 1 永磁交流同步伺服電動機的結(jié)構(gòu) .................................... 7 2． 2 永磁交流同步伺服電動機 的工作原理 ................................ 7 2． 3 永磁交流同步伺服電動機的數(shù)學模型 ................................ 8 第三章 伺服控制系統(tǒng)設計 ............................................. 10 系統(tǒng)方案設計 .................................................... 10 I SA 總線 ....................................................... 11 總線驅(qū)動、數(shù)據(jù)鎖存及譯碼電路 .................................... 12 中斷定時電路 .................................................... 14 3． 5 使能報警 I／ 0電路 .............................................. 14 3． 6 倍頻辨向電路與脈沖接收電路 ..................................... 15 3． 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 .............................. 20 4． 1 WINDOWS系統(tǒng)中時鐘的選擇 ......................................... 20 4． 2 通過對系統(tǒng) CMOS／實時時鐘 (RTC)編程實現(xiàn)高精度定時 ................ 21 4． 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) .............................................. 23 4． 3 中斷時間的測試 ................................................. 25 第五章 P ID 控制 .................................................... 27 5． 1 P I D 控制簡介 .................................................. 27 5． 2 P L D 控制器設計 ................................................ 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)大學人文信息學院 畢業(yè)論文設計 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)大學人文信息學院 畢業(yè)論文設計 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。 控制軟件的兼容性差。 缺少網(wǎng)絡功能。 1O 多年來，這一技術(shù)己在計算機行業(yè)取得巨大成功。發(fā)展智能運動控制系統(tǒng)也將是我國 21 世紀的發(fā)展戰(zhàn)略。 長春工業(yè)大學人文信息學院 畢業(yè)論文設計 伺服運動控制器的研制 2 結(jié)構(gòu)形式模塊化。 以運動控制器作為獨立的標準部件可以明顯縮短新產(chǎn)品的研制開發(fā)周期，有利于使用者創(chuàng)造自己的品牌產(chǎn)品。因此，對運動控制器進行研究與開發(fā)具有重要的意義。開環(huán)系統(tǒng)沒有反饋信號，其精度差，而半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，可根據(jù)檢測器的反饋信號與指令信號的比較結(jié)果來進行速度和位置 控制，有較高的控制精度。速度控制單元的外環(huán)是位置環(huán)。 長春工業(yè)大學人文信息學院 畢業(yè)論文設計 伺服運動控制器的研制 3 伺服系統(tǒng)的發(fā)展歷程 （ 1） 直流伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程。 （ 2）交流伺服系統(tǒng) 從 70 年代后期到 80 年代初期，隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導體功率器件技術(shù)和電機永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價格比的日益提高，交流伺服技術(shù) — 交流伺服電機和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導產(chǎn)品。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價格的降低，其在工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域中的應用將越來越廣泛，目前已成為交流伺服系統(tǒng)的主流。為進一步提高系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能，可采用位置和速度閉環(huán)控制。電流用比例調(diào)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡單、電流跟隨性能好以及限制電動機起制動電流快速可靠等諸多優(yōu)點。所以交流伺服系統(tǒng)在工廠自動化（ FA）等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 1. 交流化 伺服技術(shù)將繼續(xù)迅速地由 DC 伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)向 AC 伺服系統(tǒng)。可以預見，在不遠的將來，除了在某些微型電機領(lǐng)域之外， AC 伺服電機將完全取代 DC 伺服電機。這些先進器件的應用顯著地降低了伺服單元輸出回路的功耗，提高了系統(tǒng)的響應速度，降低了運行噪聲。它的應用顯著地簡化了伺服單元的設計，并實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。 5. 智能化 智能化是當前一切工業(yè)控制設備的流行趨勢，伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為一種高級的工業(yè)控制裝置當然也不例外。眾所周知，閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定是保證系統(tǒng)性能指標的重要環(huán)節(jié)，也是需要耗費較多時間與精力的工作。為適應這一發(fā)展趨勢，最新的伺服系統(tǒng)都配置了標準的串行通信接口（如 RS232Ｃ或 RS422 接口等）和專用的局域網(wǎng)接口。一個是滿足一般工業(yè)應用要求，對性能指標要求不高的應用場合，追求低成本、少維護、使用簡單等特點的驅(qū)動產(chǎn)品，如變頻電機、變頻器等。永磁式交流伺服電動機主要有三部分構(gòu)成，包括定子，轉(zhuǎn)子和檢測元件，如圖 21所示。電機內(nèi)部的發(fā)熱，只取決于定子電樞電流。常用的檢測傳感器為光電脈沖編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器，除了完成轉(zhuǎn)子位置的檢測任務之外，傳感器通常還要負擔速度以及位移檢測的任務，以便簡化機械部分和控制部分的結(jié)構(gòu)。 永磁體 NS交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差 120176。電角度，如此循環(huán)，無刷直流電動機將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動負載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 在磁場定向矢量控制條件下 (I。例如：工作臺前后左右移動，主軸箱的上下移動，圍繞某一直線軸旋轉(zhuǎn)運動等。 該系統(tǒng)是以光電編碼器作為位置檢測元件的閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)。伺服控制卡硬件實現(xiàn)框圖如圖 32 所示。 62 線與 36 線之間有凹槽隔開，如此保證了與 XT 總線的兼容性 。 （ 3） ISA 總線可以支持 8 種類型的總線周期，即 8/16 位存儲器讀周期， 8/