【正文】 tents 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(jì) 伺服運(yùn)動控制器的研制III畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。這種結(jié)構(gòu)不便于對系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)，也不便于對系統(tǒng)資源進(jìn)行共享和再利用。功能更加強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動軌跡的控制。內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，作為一個獨(dú)立的控制單元，它是由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)及功率驅(qū)動放大器等部分組成。 系統(tǒng)的執(zhí)行元件一般為普通三相鼠籠型異步電動機(jī)，功率變換器件通常采用智能功率模塊 IPM。在國內(nèi)生產(chǎn) AC 伺服電機(jī)的廠家也越來越多，正在逐步地超過生產(chǎn) DC 伺服電機(jī)的廠家。除以上特點(diǎn)之外，有的伺服系統(tǒng)還具有參數(shù)自整定的功能。由于轉(zhuǎn)子上沒有繞組，不通過電流，所以在運(yùn)行時電機(jī)軸的溫度不會升高，這樣就避免了像直流伺服電機(jī)那樣，由于溫升引起與軸相連的減速器或滾珠絲杠的熱變形，從而影響機(jī)床精度的現(xiàn)象。(4)電動勢是正弦的。ISA 總線共有 98 根信號線，它在 XT 總線 62 根線的基礎(chǔ)上向前延伸了 36 根，它的插頭、插槽有兩部分組成：一部分為 62 根總線連接器，分 A、B 兩面，每面 31 線；另一部分是新增的 36 線連接器，分 C、D 兩面，每面18 線。所以，總線信號共包括數(shù)據(jù)線 16 根、地址線 24 根，支持 16 級中斷和 7 個 DMA 通道。AA3 與從比較器出來的信號經(jīng)基本邏輯與非門 74LS38 和 74L,S00 共同完成譯碼，決定選中兩個 8254 定時器芯片中的一個。其主要作用有：(1)為了防止強(qiáng)電干擾以及其它干擾信號通過信號 I／O 控制回路進(jìn)入計(jì)算機(jī)，將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電。A1 B2CLR3 Q 4Q 13Cext14RCext15U24A74LS221A1 B2CLR3 Q 4Q 13Cext14RCext15U24A74LS221A1 B2CLR3 Q 4Q 13Cext14RCext15U25A74LS221A1 B2CLR3 Q 4Q 13Cext14RCext15U25A74LS221I0A6 I1A512A4 13A3EA1ZA 7I0B10 I1B11I2B12 I2C13EB15ZB 9S014 S12U2674LS1531,2EN41AA21BA12AB62BB71Y 32Y 5U23A751751,2EN41AA21BA12AB62BB71Y 32Y 5U23B75175R15R16+5V檢檢檢檢檢檢R17+5VC2C3R19R18 R20C4+5VC5R21+5U10CLK1U10CLK2M4M2檢檢檢檢檢檢長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動控制器的研制19伺服控制卡上的計(jì)數(shù)電路由一片可編程定時／計(jì)數(shù)器 8254 組成。運(yùn)算放大器采用的是 OP07，經(jīng)過兩極放大，輸出雙極性控制信號。其中的 uDelay 表示定時周期：uResolution 表示定時分辨率，其值是越小越好，但在一般的計(jì)算機(jī)中其最小只能達(dá)到 1ms；lpTimeProc 為定時觸發(fā)的函數(shù)回調(diào)地址；dwUser 用戶自定義的返回值；fuEvent 為定時類型，可以取用的有 TIME ONESHOT、TIME_PERIOD、TIME_CALLBACK_FUNCTION 等值。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動控制器的研制24現(xiàn)代系統(tǒng)把 CMOS 組合成芯片組或超級 I／0 芯片。由于使用 DDK 開發(fā) VxD 十分繁瑣和復(fù)雜，需對 Windows 系統(tǒng)的硬件和結(jié)構(gòu)有詳細(xì)的了解，因而在實(shí)際的應(yīng)用中易采用 VtoolsD開發(fā)工具來編寫 VxD 文件。 _outp(0x71，a＆0x80 I 0x22)。測試部分程序相當(dāng)簡單，只要在進(jìn)入中斷時加入一條輸出流，將Default Monitor 所顯示的相鄰時間相減就是中斷時間。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù) Ti，T i越大，積分作用越弱，反之越強(qiáng)。已知輸出電壓 6000mv，對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速 3000r/min，規(guī)定：偏差(e(k))=給定值(r(k))反饋值(c(k))，單位：脈沖／ 因此，電壓輸出 V(單位：mv)應(yīng)該滿足下邊這一等式： = (62) V6000u（ ??） （單位： 脈沖 ??)30001000060 （單位： 脈沖 ??)式中，u(k)是在采樣時刻 k 輸出的電機(jī)控制信號，在 53 節(jié)會進(jìn)一步介紹。為簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)過程中，本系統(tǒng)采取在線整定 PID 參數(shù)的方法，憑經(jīng)驗(yàn)多次嘗試尋得較好的 PID 參數(shù)。(即每轉(zhuǎn)可以檢測到 1 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 伺服運(yùn)動控制器的研制31000 個脈沖)。系統(tǒng)是由模擬 PID 控制器和被控對象組成。在實(shí)例中通過使用 Debug Monitor 工具來測試中斷。 if(!pMyIRQ I I!pMyIRQhook ()) return FALSE。正是由于 VxD 與 VMM 之間的緊密協(xié)作，才使得VxD 具有應(yīng)用程序所不具備的能力，諸如可以不受限制的訪問硬件設(shè)備、任意查看操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如描述符表、頁表等)、訪問任何內(nèi)存區(qū)域、捕獲軟件中斷、捕獲 I／O 端口操作和內(nèi)存訪問等，甚至還可以截取硬件中斷。采用 VtoolsD 開發(fā)工具通過編寫虛擬設(shè)備驅(qū)動程序(VxD)對系統(tǒng) CMOS／實(shí)時時鐘(RTC)進(jìn)行硬件定時器編程，來接管 IRQ8，實(shí)現(xiàn)高精度定時。由于多媒體的需要，windows 對系統(tǒng)的定時進(jìn)行了重新編程，在它的多媒體擴(kuò)展庫 中提供了更高精度的定時服務(wù)。寫信號 WR 直接連到系統(tǒng)的 IOW 線上，CS 接 Y4。A、B、Z三種脈沖通過邏輯與門 74LS21 接入到觸發(fā)器 74LS74 的時鐘端 CP 來構(gòu)成零點(diǎn)檢測電路。如電動機(jī)的啟、停信號，開關(guān)量的開閉信號，零點(diǎn)檢測信號等就必須經(jīng)過信息形式的轉(zhuǎn)換。 一路為片選譯碼。它既可以利用前 62 引腳的插座插入與工 BM PC 總線兼容的 8 位接口電路卡，也可以利用整個插座插入 16 位接口電路卡。硬件主要由伺服控制卡組成，接收進(jìn)給指令，進(jìn)行 D／A 轉(zhuǎn)換，為速度單元提供命令電壓；同時位置反饋信號被處理，與指令值進(jìn)行比較。電角度空間位置，轉(zhuǎn)子在新位置上，使位置傳感器 U、V、W 按約定產(chǎn)生一組新編碼，新的編碼又改變了功率管的導(dǎo)通組合，使定子繞組產(chǎn)生的磁場軸再前進(jìn) 60176。特別是由于近年來大功率電子器件，以及用高速微處理器與功率電子器件相結(jié)合發(fā)展出來的大功率交流逆變技術(shù)，使其靜態(tài)與動態(tài)性能不僅已經(jīng)達(dá)到了直流伺服電機(jī)的水平，在有些方面，比如輸出轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)性方面，甚至超過了直流伺服電機(jī)的水平。高度的集成化還顯著地縮小了整個控制系統(tǒng)的體積，使得伺服系統(tǒng)的安裝與調(diào)試工作都得到了簡化。 （4）伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 從前面的討論可以看出，數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣，用戶對伺服驅(qū)動技術(shù)的要求越來越高。其中，永磁同步電動機(jī)交流伺服系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于完全成熟，具備了十分優(yōu)良的低速性能，并可實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動的要求。半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)有測量反饋環(huán)節(jié)，其中，半閉環(huán)系統(tǒng)只有安裝在絲杠或驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的測量元件，檢測與角位移有關(guān)的物理量，而閉環(huán)系統(tǒng)具有安裝在工作臺上的測量元件，可檢測與直線位移有關(guān)的物理量?，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。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(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（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)?？梢圆捎糜坝　⒖s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(jì) 伺服運(yùn)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(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu) .....................................72．2 永磁交流同步伺服電動機(jī)的工作原理 .................................72．3 永磁交流同步伺服電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型 .................................8第三章 伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..............................................10 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .....................................................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(bào)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(shí)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(shí)時時鐘(RTC)編程實(shí)現(xiàn)高精度定時 ................214．2．1 系統(tǒng) CMOS／實(shí)時時鐘簡介 ......................................21 WINDOWS 98 環(huán)境下實(shí)時鐘的使用 ....................................23 對 RTC 編程的實(shí)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 ...................................................