【正文】 經(jīng)分析，同一組控制器參數(shù)在不同的運(yùn)動(dòng)參數(shù)條件下，以及同組參數(shù)在不同控制器條件下，系統(tǒng)輸出特性上都有一定差異。 (3)PID 控制適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛用于電氣傳動(dòng)、伺服控制、化工、熱工、冶金、煉油、造紙、建材以及加工制造等各個(gè)生產(chǎn)部門。除了在最簡(jiǎn)單情況下應(yīng)用的開關(guān)控制外，它是當(dāng)時(shí)唯一的控制方式。 return TRUE： } BOOL ClockDevice：：OnSysDynamicDeviceExit() { _outp(0x70，0xb)。}。 RS3～RSO：選擇 22 級(jí)分頻器的輸出信號(hào)頻率，系統(tǒng)初始化為 0110，即1024Hz。實(shí)際上，多媒體回調(diào)函數(shù)的定時(shí)精度只能達(dá)到lOms 級(jí)。實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的中斷周期一般都在 l0ms 以下，但可以對(duì) 8253 直接編程產(chǎn)生 lOms 以下的中斷周期。本模塊選用 MAXIM 公司生產(chǎn)的 MX7545A。75175 接收電機(jī)傳來的 A、A、B、B、Z、Z 脈沖，同時(shí)輸出 A、B、Z 三種脈沖到倍頻電路。所以在實(shí)際應(yīng)用中，常常采用外界專門的硬件時(shí)鐘電路來獲取可靠的時(shí)間觸發(fā)信號(hào)，將外界的定時(shí)觸發(fā)作為一個(gè)硬件中斷，采用中斷的方式來進(jìn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)中各種任務(wù)的處理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線通過三態(tài)雙向緩沖器 74LS245 形成和驅(qū)動(dòng)。 目前，ISA 總線的接口邏輯已有原多個(gè)獨(dú)立功能芯片發(fā)展到大規(guī)模單片控制集成電路為主芯片，這種多功能芯片稱為芯片組，如 486SLC 系統(tǒng)主板上使用的 208腳的 PCchip2，該芯片組包括 DMA 控制器、存儲(chǔ)器管理器、計(jì)數(shù)/定時(shí)器、中斷控制器、總線控制器及支持 CPU 所需的各種控制邏輯及所有的總線緩沖、奇偶校驗(yàn)電長(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12路等。軸控制是數(shù)控機(jī)床上要求最高的位置控制，不僅對(duì)單個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)和位置精度的控制有嚴(yán)格要求，而且在多軸聯(lián)動(dòng)時(shí)，還要求各移動(dòng)軸有很好的動(dòng)態(tài)配合。2．2 永磁交流同步伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理 永磁交流同步伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理可以通過圖 22 來說明。這些接口的設(shè)置，顯著地增強(qiáng)了伺服單元與其它控制設(shè)備間的互聯(lián)能力，從而與 CNC 系統(tǒng)間的連接也由此變得十分簡(jiǎn)單，只需要一根電纜或光纜，就可以將數(shù)臺(tái)，甚至數(shù)十臺(tái)伺服單元與上位計(jì)算機(jī)連接成為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)。尤其值得一提的是，最新型的伺服控制系統(tǒng)已經(jīng)開始使用一種把控制電路功能和大功率電子開關(guān)器件集成在一起的新型模塊，稱為智能控制功率模塊（Intelligent Power Modules，簡(jiǎn)稱 IPM） 。 （3）交直流伺服系統(tǒng)的比較 直流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)受電機(jī)本身缺陷的影響，其發(fā)展受到了限制。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)類型分為直流（DC）伺服系統(tǒng)和交流（AC）伺服系統(tǒng)。目前，運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用日益廣泛，可以說只要有伺服電機(jī)應(yīng)用的場(chǎng)合就離不開運(yùn)動(dòng)控制器。不利于構(gòu)造大系統(tǒng)，無法實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)協(xié)調(diào)以及遠(yuǎn)程和漫游控制。本論文以永磁交流同步伺服電動(dòng)機(jī)為核心，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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。容錯(cuò)性和可靠性差。操作簡(jiǎn)單。其工作過程是，由 CNC 來的位置輸入指令與位置反饋裝置檢測(cè)出的進(jìn)給坐標(biāo)的實(shí)際位移量進(jìn)行比較，把比較得來的偏差信號(hào)，經(jīng)過位置控制裝置的運(yùn)算，將結(jié)果輸出到 D／A 轉(zhuǎn)換器，經(jīng)伺服放大器放大后變成電壓信號(hào)，成為速度環(huán)給定信號(hào)，控制電機(jī)向消除偏差的方向旋轉(zhuǎn)，直到偏差為零時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，到達(dá)指定位置。速度環(huán)和位置環(huán)可使用單片機(jī)控制，以使控制策略獲得更高的控制性能。全數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法（如:最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）成為可能。對(duì)于使用伺服單元的用戶來說，這是新型伺服系統(tǒng)最具吸引力的特點(diǎn)之一。此外，由于在電機(jī)軸上沒有直流伺服電機(jī)的整流子和電刷，電機(jī)的軸向尺寸可以小一些。 2．dq 軸電壓電流方程 ud=rdid vφ q+?????? ??(????+????)???? = vφ q+?????? ?????????? uq=rqiq+ v(φ f+φ d)+?????? ?????????? =rqiq + vφ f+?????? ??????????式中， =Ldid (29)Φ?? =Lqi q (210)????式中，u d、u q分別為動(dòng)手 d 軸、q 軸電壓；i d、i q分別為動(dòng)子 d、q 軸電樞電流；φ d、φ q分別為由動(dòng)子 d、q 軸電樞電流產(chǎn)生的 d、q 軸磁鏈：r d、r q分別為動(dòng)子d、q 軸電阻；L d、L q分別為動(dòng)子 d、q 軸電感。ISA 總線的數(shù)據(jù)傳送率為8MB/s。而且，總線驅(qū)動(dòng)器除了起到驅(qū)動(dòng)作用外，還能對(duì)其后的負(fù)載的變化起隔離作用。因此，要完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)，首先就是要能獲得準(zhǔn)確的時(shí)間。因一個(gè)周期內(nèi)的一個(gè)脈沖表示工作臺(tái)移動(dòng)了一個(gè)柵距，這一個(gè)周期內(nèi)的四個(gè)脈沖中的每一個(gè)則表示了工作臺(tái)移動(dòng)了 1／4 柵距，這樣就提高了光柵測(cè)量裝置的分辨率。3．7 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路數(shù)模轉(zhuǎn)換的主要任務(wù)是把比較器的數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。windows 98 環(huán)境下獲得定時(shí)時(shí)鐘的方法有如下幾種： Windows 系統(tǒng)時(shí)鐘Windows 提供的定時(shí)器是建立在 DOS 的 INT 1CH 中斷基礎(chǔ)之上的。因而在用完定時(shí)器后要及時(shí)的終結(jié)這個(gè)定時(shí)器，可以采用系統(tǒng)提供的函數(shù)：MMRESULT timeKillEvent(UNIT uTimerID)：式中的 uTimerID 為由timeSetEvent 返回的定時(shí)器編號(hào)。周期性中斷發(fā)生頻率的可編程范圍是 ～500ms。class ClockDevice ：public VDevice{public：virtual BOOL OnSysDynamicDeviceInit ()。 _outp(0x70，0xb)。除了中斷服務(wù)響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)用程序與 VxD 通信耗費(fèi)時(shí)間，以及應(yīng)用程序讀寫操作耗費(fèi)時(shí)間，通過debt．1g Monitor 測(cè)得定時(shí)精度平均為 6 μs，可以滿足高精度的電機(jī)控制，證明借助于 VxD 在 windows 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制是可行的。這是因?yàn)?PID 控制具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)PID 控制原理簡(jiǎn)單，使用方便，并且已經(jīng)形成了一套完整的參數(shù)設(shè)計(jì)和參數(shù)整定方法，很容易為工程技術(shù)人員所掌握。 控制系統(tǒng)參數(shù)的整定目前在工業(yè)過程中，采用 PID 控制的回路仍占絕大部分比例。所以控制參數(shù)。正是由于 PID 控制具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，使得它仍然是在電氣傳動(dòng)和過程控制中應(yīng)最廣泛的基本控制方式，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。與此同時(shí)還涌現(xiàn)出了許多新型 P 工 D 控制算法和控制方式。 return TRUE：)4．3 中斷時(shí)間的測(cè)試為了確定 vxD 的運(yùn)行性能，在程序中獲取時(shí)間值是必要的。 ／／中斷處理 VWIN32_QueueUserApc(CallBackApc，(DWORD)＆e，TheThread)。表 51 周期中斷及輸出方波頻率選擇RS3～RS0值1 2 6 7 8 9中斷頻率/HZ256 128 1024 512 256 128RS3～RS0值10 11 12 13 14 15中斷頻率/HZ64 32 16 8 4 2 對(duì) RTC 編程的實(shí)現(xiàn)在 windows 系統(tǒng)中，是通過 VxD 來管理硬件設(shè)備或已安裝軟件等系統(tǒng)資源的。所以在實(shí)際應(yīng)用中，也可采用外界專門的硬件時(shí)鐘電路來獲取可靠的時(shí)間觸發(fā)信號(hào)，將外界的定時(shí)觸發(fā)作為一個(gè)硬件中斷，采用中斷的方式來進(jìn)行實(shí)時(shí)系統(tǒng)中各種任務(wù)的處理。計(jì)算公式為：分頻數(shù)=1000000 (51)如果修改了 T／C0 的預(yù)置計(jì)數(shù)器值，即改變了時(shí)鐘中斷的中斷頻率，這樣勢(shì)必影響到 Windows 本身的時(shí)鐘及其部分功能(如鼠標(biāo)的雙擊功能等)。因此，在電路中加了鎖存器 74LS273。此外，從圖 32 也可以看出，真正實(shí)現(xiàn)四倍頻，M1，M2，M3 和 M4 還需要“或”起來，這將由鑒向電路完成。3．5 使能報(bào)警 I／0 電路使能報(bào)警 I／O 主要任務(wù)就是完成電機(jī)的控制與狀態(tài)的檢測(cè)，這些功能由特殊長(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15的電機(jī)控制 I／O 部件實(shí)現(xiàn)。在控制端 G 有效的情況下，由 DIR 端控制驅(qū)動(dòng)方向，DIR=l 時(shí)，方向 A 到 B(允許輸出)，DIR=0 時(shí)，方向 B 到 A(輸入允許)。ISA 總線就是IBM PC／AT 機(jī)的系統(tǒng)總線，所以也稱 IBM AT 總線，后被推薦為 IEEE P996 標(biāo)準(zhǔn)。 該系統(tǒng)是以光電編碼器作為位置檢測(cè)元件的閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)。永磁體 NS 交替交換，使位置傳感器產(chǎn)生相位差 120176。一個(gè)是滿足一般工業(yè)應(yīng)用要求，對(duì)性能指標(biāo)要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合，追求低成本、少維護(hù)、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，如變頻電機(jī)、變頻器等。它的應(yīng)用顯著地簡(jiǎn)化了伺服單元的設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了伺服系統(tǒng)的小型化和微型化。所以交流伺服系統(tǒng)在工廠自動(dòng)化（FA）等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 （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(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機(jī)永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價(jià)格比的日益提高，交流伺服技術(shù)—交流伺服電機(jī)和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。因此，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行研究與開發(fā)具有重要的意義。1O 多年來，這一技術(shù)己在計(jì)算機(jī)行業(yè)取得巨大成功。關(guān)鍵字：伺服系統(tǒng) 實(shí)時(shí)鐘 PID 控制 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 con