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运动控制技术是集电机控制、微电子技术和电力电子技术等于一体的综合性技术,随着数字化控制系统的迅速发展,全数字化的运动控制系统也成为新的发展方向和研究热点。
本文提出了一种基于DSP处理器与μC/OS-Ⅱ的运动控制系统,以步进电机作为控制对象,在运动控制程序的编写,调试,运行方面进行了研究。在此基础上结合相应的硬件,搭建了一个简单的运动控制系统,并制作了执行机构。
主要研究内容如下:
(1)设计开发了基于DSP与μC/OS-Ⅱ的运动控制系统。该系统主要由执行机构、A3977驱动芯片、TMS320F2812数字信号处理器等组成。该系统能够进行快速插补运算和控制信号处理,能对执行机构进行实时的控制。具有结构简单,处理速度快,性能稳定,功耗小等特点。
(2)使用A3977驱动芯片对步进电机进行实时控制,充分利用A3977内部集成的控制电路可使DSP处理器能以最少的控制信号实现对电机的控制。减少了DSP处理器的资源占用,有效提高了所设计的运动控制系统的运行速度和响应速度。
(3)引入了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,对其内核工作机理、核心数据结构的各种功能和实现方法做了分析,并在TMS320F2812上移植了μC/OS-Ⅱ实时操作系统,实现了系统对多任务的管理和调度。
(4)对运动控制系统插补算法进行了分析,以逐点比较法为基础给出了逐点比较法直线插补、圆弧插补的源程序。
(5)搭建了运动控制系统的工作台,对主要功能部件如传动系统、光轴、直线轴承等进行了选型,并设计制作了处理器与工作台的连接电路。最后通过试验验证了系统的有效性和插补算法的可靠性。