【正文】 6 個(gè)三態(tài)鎖存器。另一路譯碼電路為線選譯碼。這種方式既能夠保證精確定時(shí)，又可隨任務(wù)的不同而通過(guò)編程的方式將它們的定時(shí)周期進(jìn)行更改。 TLP524 是 TOSHIBA公司生產(chǎn)的 16 引腳 DIP 封裝，能提供 4 個(gè)單獨(dú)隔離電路。倍頻電路由兩片斯施密特觸發(fā)輸入雙單穩(wěn)多諧振蕩器 74LS221 組成。因次，只要 1Y 端有脈沖，就表示電機(jī) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 17 圖 33 脈沖接收電路，倍頻鑒向電路及零點(diǎn)檢測(cè)電路 正向旋轉(zhuǎn)，若 2Y 端有脈沖，則表示電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。 MX7545A 是分辨率為 12 的乘法型 DAC轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部帶有兩級(jí)緩沖器。 為了增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，需運(yùn)算放大器來(lái)進(jìn)行電壓放大，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。修改系統(tǒng)的 T／ C0 的方法如下： T／ C0 的輸入頻率為 1． 193180MHz，來(lái)自于系統(tǒng)晶體振蕩器。同時(shí)， Window 98 系統(tǒng)是搶先式的操作系統(tǒng)，在多媒體定時(shí)到來(lái)時(shí)能打斷當(dāng)前的運(yùn)行程序去執(zhí)行 Windows 提供的多媒體定時(shí)函數(shù)如下： MMRESULT 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 21 timeSetEvent(UNITuDelay,UNIT uResolution ， LPTIMECALLBACK IpTimeProc ，DWORDdwUser， UNIT fuEvent)。在實(shí)際應(yīng)用中，誤差較大，所以采用多媒體定時(shí)器提供的時(shí)間不能滿足實(shí)際加工過(guò)程的需要。實(shí)時(shí)鐘的部分電路如圖 41所示。 (2)狀態(tài)寄存器 B D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TE PIE AIE UIE SQWE DM M24 DSE 其中 PIE 為周期中斷允許位， P 工 E=1 允許周期中斷； PIE=O 禁止周期中斷。 VxD 可以包含必須在相應(yīng)設(shè)備上執(zhí)行的設(shè)備相關(guān)代碼，也可以依靠其它軟件去執(zhí)行這些對(duì)設(shè)備的操作。 VOID MyHwInt：： OnHardwareInt(VMHANDLE hVM) { _outp(0x70， 0xc)。 _outp(0x70， 0x0a)。 _outp(0x71， b)。 Default 輸出的是 VxD 在 debug 狀態(tài)下的輸出流。經(jīng)過(guò) 50 多年來(lái)的不斷更新?lián)Q代， PID 控制得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 2．積分環(huán)節(jié) 主要用于消除靜差，提高 系統(tǒng)的無(wú)差度。 (4)PID 控制魯棒性較強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)控制對(duì)象特性的變化不十分敏感。 這種位置控制器工作流程是這樣的：計(jì)數(shù)器 8254 由兩個(gè)計(jì)數(shù)通道接收光電編碼器反饋回來(lái)的脈沖信號(hào)， 將兩個(gè)計(jì)數(shù)通道的計(jì)數(shù)值相減作為反饋值，給定值減去反饋值，其差值通過(guò)數(shù)字。通過(guò)對(duì)比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)的適當(dāng)調(diào)整，可以達(dá)到良好的控制效果。 圖 51 常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖 PID 控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值 r(t)與實(shí)際輸出值 c(t)構(gòu)成控制偏差 e(t)=r(t)c(t) (61) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 28 將偏差的比例 (P)、積分 (I)和微分 (D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱 PID 控制器。 PID 控制器早在 30 年代末期就已出現(xiàn)。 Debug Monitor 是 NuMega VtoolsD 提供的開(kāi)發(fā)工具之一，它可用來(lái)觀察長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 26 VxD 和 WDM 在 debug 狀態(tài)下的輸出流， Debug Monitor 有兩個(gè)輸出通道 Monitor 和Default。 PMylRQphysicalUnmask()。 _outp(0x70， 0x0a)。 VirtualDWORDOnW32DeViceIoControl(PIOCTLPARAMSpDIoCParams)。 VxD 在與 windows 的鏈接工作中處理中斷，并在不影響其它應(yīng)用程序執(zhí)行的情況下為特定的應(yīng)用程序執(zhí)行 I／ O操作。系統(tǒng) CMOS 的內(nèi)部寄存器有四個(gè)： A主要控制計(jì)時(shí)的基頻和輸出頻率； B控制 RTC 的工作方式； C 是一系列的標(biāo)志，它反映了芯片向 CPU 的申請(qǐng)中斷的情況，在讀出此寄存器的內(nèi)容之后，該寄存器將自動(dòng)清零； D 是 RAM 有效位的標(biāo)記寄存器；要控制和接管實(shí)時(shí)鐘，必須了解保存在 CMOS RAM 中的和實(shí)時(shí)鐘有關(guān)的狀態(tài)寄存器 A、狀態(tài)寄存器 B 中相關(guān)位的含義： (1)狀態(tài)寄存器 A 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 23 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 UIP DV2 DV1 DV0 RS3 RS2 RS1 RS0 UIP：周期更新標(biāo)志 DV2～ DV0：選擇 22 級(jí)分頻器的輸 入基準(zhǔn)頻率，系統(tǒng)初始化為 010，即 32768Hz。 4． 2 通過(guò)對(duì)系統(tǒng) CMOS／實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC)編程實(shí)現(xiàn)高精度定時(shí) 4． 2． 1 系統(tǒng) CMOS／實(shí)時(shí)時(shí)鐘簡(jiǎn)介 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 22 圖 41 實(shí)時(shí)鐘工作原理示意 從 AT 機(jī)開(kāi)始， PC 機(jī)中配置了 RT／ CMOS RAM 芯片，該芯片裝有后備電池，在 PC機(jī)斷電后，該芯片仍能繼續(xù)工作。由于 Windows 是一多任務(wù)的系統(tǒng)，它的 CPU 時(shí)間是根據(jù) 20ms的時(shí)間片在各個(gè)線程間分配的。 Windows 多媒體定時(shí)器是 Window 系統(tǒng)的 32 位應(yīng)用接口 (API)程序提供的多媒體定時(shí)服務(wù)。其中， T／ C0 是系統(tǒng)時(shí)鐘定時(shí)器， INT 1CH 中斷每秒發(fā)生 次，中斷周期約 55ms。 Y3 與 IOW 經(jīng)過(guò)或運(yùn)算接到鎖存器 74L8273 的時(shí)鐘端。計(jì)算機(jī)將實(shí)際位置與反饋位置做減法運(yùn)算，此位置誤差經(jīng)數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)后送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 經(jīng) D／ A轉(zhuǎn)換為直流電壓送到伺服電動(dòng)機(jī)的控制輸入端，驅(qū)動(dòng)電A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 4A7 4L S 2 21A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 4A7 4L S 2 21A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 5A7 4L S 2 21A1B2C L R3Q4Q13C e x t14R C e x t15U 2 5A7 4L S 2 21I0 A6I1 A51 2A41 3A3EA1ZA7I0 B10I1 B11I2 B12I2 C13EB15ZB9S014S12U 2 67 4L S 1 531 ,2 E N41AA21BA12AB62BB71Y32Y5U 2 3A7 51 7 51 ,2 E N41AA21BA12AB62BB71Y32Y5U 2 3B7 51 7 5R 1 5R 1 6+ 5V零點(diǎn)檢測(cè)電路R 1 7+ 5VC2C3R 1 9R 1 8 R 2 0C4+ 5VC5R 2 1+5U 1 0C L K 1U 1 0C L K 2M4M2零點(diǎn)檢測(cè)電路長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 18 動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)到指定的位置。 表 32 雙“四選一”線路真值表 數(shù)據(jù)選擇 數(shù)據(jù)選擇 輸出 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 16 ENA ENB Y 0 0 Y=C0 0 1 Y=C1 1 0 Y=C2 1 1 Y=C3 如果我們用 lY表示正向脈沖輸出端， 2Y表示反向脈沖輸出端，根據(jù)“四選一”線路的真值表，可以畫(huà)出方波 A 滯后于 B(即電機(jī)正向旋轉(zhuǎn) )和 A 超前于 B(即電機(jī)反向旋轉(zhuǎn) )時(shí)的波形圖如圖 34 所示。脈沖 接收電路主要由帶有 3 個(gè)輸出通道的單片四路線性接收器 75175 構(gòu)成，能滿足RS423， RS485 等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。通過(guò)使能控制電路可 以接通和關(guān)斷至伺服驅(qū)動(dòng)器的模擬量輸出，從而在緊急情況出現(xiàn)時(shí)停止電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。但是由于在 wi r132多任務(wù)搶占式工作方式下，應(yīng)用程序不能完全占有 CPLJ，因此， wirldows環(huán)境下軟件定時(shí)不準(zhǔn)確。譯碼電路的核心器件采用一片集成譯碼器 74Lsl38。 數(shù)據(jù)總線用的驅(qū)動(dòng)器必須具有雙向性，地址總線用的只單方向即可。 ISA總線的前 62 引腳的信號(hào)分布與功能基本同 IBM PC 總線，僅有兩處改動(dòng)。 （ 3） ISA 總線可以支持 8 種類(lèi)型的總線周期，即 8/16 位存儲(chǔ)器讀周期， 8/16位存儲(chǔ)器寫(xiě)周期， 8/16 位 I/O 讀周期， 8/16 位 I/O 寫(xiě)周期，中斷響應(yīng)周期， DMA 周期，存儲(chǔ)器刷新周期和總線仲裁周期。伺服控制卡硬件實(shí)現(xiàn)框圖如圖 32 所示。例如：工作臺(tái)前后左右移動(dòng)，主軸箱的上下移動(dòng)，圍繞某一直線軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。電角度，如此循環(huán)，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)。常用的檢測(cè)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(cè)任務(wù)之外，傳感器通常還要負(fù)擔(dān)速度以及位移檢測(cè)的任務(wù)，以便簡(jiǎn)化機(jī)械部分和控制部分的結(jié)構(gòu)。永磁式交流伺服電動(dòng)機(jī)主要有三部分構(gòu)成，包括定子，轉(zhuǎn)子和檢測(cè)元件，如圖 21所示。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，最新的伺服系統(tǒng)都配置了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口（如 RS232Ｃ或 RS422 接口等）和專(zhuān)用的局域網(wǎng)接口。 5. 智能化 智能化是當(dāng)前一切工業(yè)控制設(shè)備的流行趨勢(shì)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為一種高級(jí)的工業(yè)控制裝置當(dāng)然也不例外。這些先進(jìn)器件的應(yīng)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(yīng)速度，降低了運(yùn)行噪聲。 伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 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)。電流用比例調(diào)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電流跟隨性能好以及限制電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)電流快速可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價(jià)格的降低，其在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，目前已成為交流伺服系統(tǒng)的主流。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)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(guò)程。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)沒(méi)有反饋信號(hào)，其精度差，而半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)，可根據(jù)檢測(cè)器的反饋信號(hào)與指令信號(hào)的比較結(jié)果來(lái)進(jìn)行速度和位置 控制，有較高的控制精度。 以運(yùn)動(dòng)控制器作為獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)部件可以明顯縮短新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)周期，有利于使用者創(chuàng)造自己的品牌產(chǎn)品。發(fā)展智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)也將是我國(guó) 21 世紀(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略。 缺少網(wǎng)絡(luò)功能。 作者簽名： 日 期： 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研制 IV 目 錄 摘 要 ................................................................ I 目 錄 ............................................................. III 第一章 緒 論 ....................................................... 1 引言 ......................................