基于DSP的步进电机运动控制卡设计与实现

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工业控制在机电一体化,电力电子方面有十分重要的作用。目前,在多轴数控机床,焊接机器人、以及复杂大规模装备、生产线上面都需要运用到多轴控制卡。在这些复杂的运动系统中,多轴控制卡需要完成电机的PID整定,控制不同种类的电机正常的停转,拥有良好的扩展接口,来满足不同工况需求。多轴控制卡提供可编程的界面,可以让客户实现不同的动作流程。本文提出一种控制步进电机的多轴控制卡,从以下三个方面介绍这种基于DSP的步进电机多轴控制卡。概括了运动控制卡系统的整体组成结构,运动控制卡分为电机控制模块,PC模块,通讯模块,微处理模块,存储模块。阐述了步进电机的原理,并在针对多个步进电机同时运行的控制方法方面,对其可行性进行探讨。步进电机加速曲线实现方面,本文从程序计数和脉冲计数这两个方面进行了探讨。面对复杂工况,步进电机在启停过程中需要有良好的加减速曲线特征。面对复杂曲面、曲线以及复杂轨迹时,步进电机需要良好的轨迹算法。本文研究了电机的梯形加速曲线算法,电机的七段S型加速曲线算法,实现电机空间轨迹的圆弧插补、以及空间三次Bezier曲线插补。在硬件方面实现这种基于TMS320F2812的控制卡。首先介绍了TMS320F2812的软件、硬件资源,然后总体探讨控制方案,以及整体的硬件抗干扰设计。之后分别讨论了电源模块设计、电压转换模块设计、控制卡JTAG模块的设计、以及硬件实现模拟量的输入输出,串口、CAN的通信模块设计等。分析实现空间三次Bezier曲线插补的案例。
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