双轴伺服系统小型化及高精度调节的研究与实现

摘要

随着伺服控制技术的发展,伺服双轴同步运动在多个领域有越来越广泛的应用。同时伴随着数字信号处理器的性能发展,推动伺服控制往高精度、高智能化和全数字化方向发展,对伺服双轴同步运动控制精度的提高提供了可能,越来越多的新应用对伺服同步控制精度有了更高的要求。
　　本论文以基于数字信号处理器DSP的双轴交流伺服同步系统为研究平台,以数据的自动处理、系统小型化及精度优化为目标。首先,对系统进行需求分析,其中包括数据自动处理平台的功能模块、PCB布局布线、元器件的精简及优化,同时对高精度调节做了硬件电路和软件算法方面的分析;其次,对各个模块进行详细设计,采用Visual C++6.0 MFC设计数据自动处理平台人机交互界面,采用AD公司20位数模转换芯片AD5791设计高精度硬件DAC电路,对 SPI、SCI串口通信模块时序、波特率等进行设计,接着,根据芯片 AD5791功能时序对其编程模式做出了详细设计,对原系统中基于模式识别和基于有限状态机的PID调节算法进行研究,设计出一种适应新硬件环境的超前PID调节算法。
　　最后,将系统各个功能模块予以实现集成,做了大量的实验,并客观的对实验结果进行了分析评价,得出本系统所设计方案是有效可行的。

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1 绪论

1.1课题背景、目的及意义

1.2国内外研究概况

1.3 课题主要研究内容

2 高精度双轴伺服系统需求分析

2.1系统的硬件总体需求

2.2 系统的软件总体需求

2.3 本章小结

3 高精度双轴伺服系统的设计

3.1系统硬件模块设计3.1.1小型化设计

3.2串口通信模块软件设计3.2.1SPI通信模块

3.3数据自动处理模块

3.4数模转换软件设计

3.5高精度调节算法3.5.1算法思路

3.6本章小结

4 高精度双轴伺服系统的实现

4.1硬件模块实现4.1.1小型化

4.2串口通信软件实现4.2.1SPI通信模块

4.3数据自动处理模块

4.4数模转换软件实现

4.5高精度调节算法4.5.1算法准备

4.6 本章小结

5 实验与结果分析

5.1 实验开发环境

5.2实验结果及其分析5.2.1实验操作流程

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间受理的发明专利目录