基于ASIC多轴运动控制器的设计与开发

摘要

运动控制是自动控制系统的一个重要分支,运动控制系统主要是针对一些控制对象的速度,位移以及姿态进行的,具有一定的动态性和实时性,是当前在控制领域的一门非常重要的学科。作为运动控制系统的核心,运动控制器是通过对电机驱动的执行机构进行运动控制,以实现预定运动轨迹目标的装置。目前,运动控制器正朝着功能复杂化,系统软件化,高精度化和高精密化方向发展,为了顺应运动控制器的这种发展方向,本文主要介绍了设计和开发一种基于PCI总线和ASIC的多轴运动控制器。
　　本文首先介绍了运动控制器目前在国内外的发展现状以及其发展的新趋势,其次介绍了本课题需要设计和开发的运动控制器的整体实现方案,再分别详细的介绍了本运动控制器的硬件和软件实现方法,最后结合运动控制器的发展趋势对本运动控制器的有一个后期的发展展望。本运动控制器的核心是日本NOVA公司的专用运动控制集成芯片MCX314,该芯片通过PCI总线与上位机进行通信,在进行PCI总线开发的时候,采用了现有的PCI接口芯片PCI9052作为PCI总线到ISA总线的转换。设计开发了硬件板卡的驱动程序,完成了系统控制软件和友好,实用的人机界面的编写工作。随着运动控制的发展,这种高精度和高速度的通用控制器必将在实际的应用中拥有广泛的市场前景,该运动控制器不仅可以作为验证控制策略的平台,也可以作为最终的控制解决方案应用到实际的工程中。

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第1章 绪论

1.1 运动控制器的发展趋势

1.2 运动控制器的分类

1.3 课题研究背景

1.4 课题研究内容

1.5 本课题的创新点

第2章 运动控制器的整体设计方案

2.1 运动控制器的功能设计要求

2.2 系统的硬件设计方案

2.3 系统的软件结构

第3章 硬件系统设计与开发

3.1 总线接口电路

3.2 局部总线接口电路设计

3.3 信号驱动接口电路设计

第4章 运动控制板卡驱动程序的开发

4.1 Windows驱动程序概述

4.2 WDM驱动程序的基本结构

4.3 PCI总线的WDM驱动程序开发

4.4 PCI9052配置寄存器的设置

第5章 运动控制器软件设计

5.1 运动控制插补算法

5.2 速度控制方法研究

5.3 系统应用软件设计

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

附录

致谢