畢業設計〔論文〕開題報告1．結合畢業設計〔論文〕課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：多軸運動控制器文獻綜述摘要：運動控制是20世紀90年代在國際上興起的結合現代電力電子技術、計算機技術、傳感器技術等進行控制系統設計的一門多學科交叉的技術，在數控機床、汽車、輕工、紡織和軍事等領域應用廣泛，其中的數控技術、機器人技術更是一個國家運動控制技術開展水平的重要標志。Abstract:Motioncontrolisainterdisciplinarytechnologyinthenineteennineties，asthecombinationofmodernpowerelectronicstechnology,computerTechnology,sensortechnology,controlsystemdesign.IntheNCmachinetool,Auto,lightindustry,textileandmilitaryandotherfieldsarewidelyused,inwhichthenumericalcontroltechnology,robotictechnologyarethesymbolofastate'slevelofdevelopmentofmotioncontroltechnology.1.運動控制器的概念：運動控制起源于早期的伺服控制。簡單地說，運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規定的運動參數進行運動。早期的運動控制技術主要是伴隨著數控技術、機器人技術和工廠自動化技術的開展而開展的。早期的運動控制器實際上是可以獨立運行的專用的控制器，往往無需另外的處理器和操作系統支持，可以獨立完成運動控制功能、工藝技術要求的其他功能和人機交互功能。這類控制器可以成為獨立運行的運動控制器。這類控制器主要針對專門的數控機械和其他自動化設備而設計，往往已根據應用行業的工藝要求設計了相關的功能，用戶只需要按照其協議要求編寫應用加工代碼文件，然后傳輸到控制器，控制器即可完成相關的動作。這類控制器往往不能離開其特定的工藝要求而跨行業應用，控制器的開放性僅僅依賴于控制器的加工代碼協議，用戶不能根據應用要求而重組自己的運動控制系統運動控制需求：在工業和醫療領域中，最常見的電動機就是步進式、有刷式以及無刷式直流電動機，但是其實還有一些其它類型的電動機。每種電動機都需要有獨立的輸入信號來鼓勵電動機，然后將電能轉換成機械能。在最廣義的意義上，運動控制可以幫助你使用電動機(最大程度上滿足你的應用需求)，而無需考慮所有鼓勵電機所需的低層次的鼓勵信號。另外，運動控制還具備一些高級功能，因此可以基于模塊搭建高效地實現指定的應用，為一些常規任務提供解決方案，如精準定位、多軸同步，以及指定速度、加速度和減速度的運動等等。因為大多電動機的工作環境都是瞬時的，所以運動控制工具必須能夠適應不同負載和動態條件，而這那么需要一些復雜的控制處理算法和機械系統的反響信息。最后(但并不是最不重要的)，運動控制的任務一般都比擬嚴格，而且通常其所操控的機器還可能會傷及到周圍的人。因此，運動控制中必須具備一些平安特征，如限位開關(limitswitch)和I/O通道，用以收集狀態信息并執行停止程序。運動控制器研究現狀：自20世紀80年代初期，通用運動控制器已經在國外多個行業應用，尤其是微電子行業的應用更加廣泛。當時運動控制器在我國的應用規模和范圍很小。目前，國內的運動控制器生產商提供的產品大致可以分為3類：第一類是以單片機或者微處理器作為核心的運動控制器，這類運動控制器運行速度較慢，精度不高，本錢相對較低，在一些只需要低速運功控制和對軌跡要求不高的輪廓控制場合應用。第二類是以專用芯片〔ASIC〕作為核心處理器的運動控制器，這種控制器結構簡單，但是大多數只能輸出脈沖信號，工作于開環控制方式。由于這種控制器不能提供高速連續插補，也沒有前瞻功能〔Lookhead〕,特別是對于大量的小線段連續加工的場合，就不能使用這種控制器。第三類是基于PC總線的以DSP和FPGA作為核心處理器的開放式運動控制器。這類開放式運動控制器以DSP芯片作為運動控制器的核心處理器，以PC機作為信息處理平臺，運動控制器以插卡形式嵌入PC機，以“PC+運動控制器〞的模式。這樣將PC機的信息處理能力和開放式的特點與運動控制器芙蓉運動軌跡控制能力有機的結合在一起，具有開放程度高、運動軌跡控制準確、通用性好的特點。這類運動控制器充分李永樂DSP的高速數據處理能力和FPGA的超強邏輯處理能力，便于設計出功能完善、性能優越的運動控制系統。4.運動控制系統的組件下列圖描述了運動控制系統的根本組成局部。

圖1.運動控制器是運動控制系統的核心。你所開發的應用軟件便是你應用程序中的特定局部。應用軟件定義了運動配置文件，以及特定事件觸發并影響配置文件的方式。應用軟件由好幾個可選的層次構成。通常來說都包含一個用戶界面程序，用以實現交互式操作。很多運動控制應用都包含應用層，實現警報處理和數據庫連接性。它們還通常包含由運動控制器執行的運動控制指令。運動控制器的制造商提供了應用軟件的開發環境。根據上述內容，運動控制器創立運動配置文件，根據這些配置文件，控制器將信號通過放大器或者電動機驅動傳到電動機，放大器的任務就是從控制器接收信號，然后將它們變成可以驅動電動機轉動的信號。隨著電動機運轉，反響設備〔通常是位置傳感器〕會將位置信息反向傳遞至控制器，構成閉環控制環。運動控制器通過位置傳感器獲取電動機的位置信息，從而推算出電動機的移動速度。有些應用中需要有多個反響設備，以保證該電動機所驅動的機械系統能夠正確運行。雖然反響設備提供了位置信息，但有時還需要向控制器傳遞一些特殊的反響信息，譬如壓力傳感器或者震動傳感器的數據。5.運動控制器的架構運動控制器就像是運動控制系統的大腦，它要計算每個預定運動軌跡。該任務非常重要，因此它需要一個專門的資源以保證高度確實定性。運動控制器利用其所計算出來的運動軌跡來決定適宜的扭矩命令，然后將其發送至電動機放大器，才真正產生運動。控制器還必須通過監測限制條件和緊急制動條件，來關閉控制環并處理監控(supervisorycontrol)，從而保證平安操作。這些操作都必須實時實現，以確保有效運動控制系統所必需的高度可靠性、確定性、穩定性和平安性。

圖2.運動控制器架構下面描述運動控制器的各種不同任務。監控–提供了執行特定操作所需的命令順序安排和協調。這些特殊操作包括：系統初始化，其中包括返回到零位置。事件處理，其中包括：電子傳動，基于位置信息的觸發輸出，基于用戶定義事件的配置文件更新。故障檢測，其中包括：遇到限位開關停止運動，遇到緊急制動或者驅動故障、看門狗等時的平安系統反響。軌跡發生器–根據用戶定義的配置文件進行路徑規劃。控制環–執行快速的閉環控制，在多軸上同步維持位置、速度和軌跡。控制環根據反響信息來處理位置/速度環的關閉，并決定系統的響應和穩定性。在步進式系統中，由步進發生組件構成控制環。該控制環包含一個插值組件或者樣條引擎(splineengine)，在軌跡發生器所計算出的兩個設置點之間進行插值。這樣，控制環的執行速度就會快于軌跡發生器。圖2描述了NI運動控制器的功能架構。運動I/O–作為模擬和數字I/O，發送并接受來自于運動控制系統其余局部的信號。一般來說，模擬輸出用作驅動的命令信號，數字I/O那么用于正交編碼信號，作為電動機的反響信號。運動I/O實現位置斷點和高速捕獲。同樣，監控也使用運動I/O來實現必需的特定功能，如響應限位開關、生成初始化系統所需的運動模式等等。展望：1.運用DSP作為運動控制器的處理器，實現更為復雜的控制算法，得到實現更為精確的位置控制和更優的電機運動動態特性。同時，在運動控制器內部實現不同的插補算法，增強運動控制器的可編程性能，建立運動控制器的操作平臺和完善的人機交互功能，使得運動控制器具有更強大的控制性能和更容易編程。2.隨著微電子技術和電子設計自動化(EDA)技術的迅猛開展，片上系統(SystemonChip)的時代已經到來。這種片上系統可以將包括中央處理器(CPU)、數字信號處理器(DSP)以及總線接口和其它功能模塊在內的整個電子系統集成到一個芯片上，實現更高的集成度和系統性能。7.主要參考文獻1.韓安太，劉峙飛，黃海，DSP控制器原理及其在運動控制系統中的應用，北京，清華大學出版社，20032.叢爽，李澤湘，實用運動控制技術，北京，電子工業出版社，20063.NI公司，運動控制系統，20054.NI公司，多軸運動控制器說明書，20075.TrioMotion公司，Trio數字運動控制器說明書，20046.固高公司，GT系列運動控制器編程手冊，20047.眾為興公司，ADT-TP3860六軸運動控制器說明書，20048.TC55系列運動控制器說明書，20059.BK168運動控制器說明書，200410.運動控制器－美國PMAC控制卡說明書，200511.北京多普康自動化技術，CS40-11U單軸運動控制器使用說明書,200612.基于DSP的多軸運動控制器的研究謝萬德200213.運動控制器在國內的應用及開展吳孜越，胡東方，楊丙乾200714.基于DSP的運動控制器王高中200415.多軸運動控制器及其運用陳興平，郝新200216.運動控制的根底NI公司17.淺談運動控制技術的開展現狀及應用前景劉冬敏，薛培軍200718.運動控制系統的開展與展望王家軍，齊冬蓮2004畢業設計〔論文〕開題報告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段：1.本畢業設計的目的：對多軸運動控制器的組成結構、應用范圍與使用要求有一定的了解，掌握PID參數調節對運動控制系統響應性能及調節規律，熟悉多軸運動控制器與伺服控制系統的相互連接關系，初步掌握多軸運動控制器的應用程序的設計步驟與過程，能進行多種功能參數設計，實現閉環位置伺服控制。2.本畢業設計研究或要解決的問題：1.了解NI公司的多軸運動控制器的組成結構、應用范圍與使用要求；2.完成多軸運動控制器與伺服控制系統的連接，構成一個完整的運動控制系統；3.完成運動控制器PID參數調節，了解系統響應性能及調節規律之間的關系；4.應用多軸運動控制器調試界面，完成運動控制系統的閉環運動；5.進行系統綜合調試，進行位置定位、跟蹤〔包括原點尋找、加減速時間與加速度等設定〕等運動過程。3.本畢業設計課題成果的內容：1.多軸運動控制器調試界面；2.運動控制系統的控制程序流程；3.畢業設計論文。4.本畢業設計課題工作進度方案2023年2月27日～3月23日3月24日～4月6日

4月7日～4月20日

4月21日～5月4日

5月