基于DSC和FPGA的运动控制卡设计

针对四轴运动控制卡进行研究,设计了一种基于数字信号控制器DSC和FPGA双核架构的四轴数字量和模拟量运动控制卡;开发了数字脉冲输出模块、模拟量模块、标志位模块、编码器接收模块及接口电路等硬件;基于开发的硬件系统,实现了运动控制粗精两级插补算法,粗插补采用数据采样算法,精插补采用数字积分法,完成了控制卡软硬件调试。实验结果表明:控制卡实现了步进电机和伺服电机的多轴精确位置控制,性能稳定,可以满足多数工业场合应用。     

基于FPGA和NiosⅡ的运动控制器研究

采用现场可编程门阵列( FPGA)+ NiosⅡ的硬件设计方案,设计一款三轴运动控制器。在FP-GA内部嵌入NiosⅡ软核CPU,并利用这个CPU实现速度控制和粗插补算法,同时利用FPGA硬件逻辑实现串口控制、I/O处理及精插补算法,软硬件协同完成高速、高精度运动控制。测试结果表明：该运动控制卡具有电路紧凑、性价比高、实时性强等优点。     

采用CPLD技术实现数控系统精插补算法的研究

由于计算机软件运算速度的限制，使用脉冲增量插补算法所得到的数控机床进给运动的精度和速度都比较低。应用数据采样插补算法可得到较高的运动速度和精度，但通常应用此算法所得数字增量只适合于闭环控制系统。文中采用数据采样插补算法进行粗插补，使用大规模可编程逻辑器件CPLD实现了硬件精插补计算。该方法可应用于步进开环数控系统和脉冲式全数字交流伺服系统，大大提高了系统的性能指标，具有很大的实用价值。     

基于DSP和CPLD的运动控制卡插补器设计

设计一个运动控制卡插补器。该运动控制卡是以DSP和CPLD为核心的位置控制系统,插补器包含两级插补:粗插补部分采用时间分割法插补,由DSP实现,针对时间分割法存在的问题对其算法进行了改进;精插补部分采用DDA插补法,由CPLD实现。     

基于DSP的运动控制器核心算法研究

随着科学技术的发展,开放式运动控制器的研究已成为当前运动控制领域的重要研究方向.针对开放式运动控制器的特点,给出了运动控制器的总体设计方法,研究了运动控制器的核心算法及实现.介绍了运动控制器的硬件整体构造,底层DSP程序结构框架,运动函数库开发,DSP与上位机通信策略.研究了单轴运动在梯形速度曲线下的速度规划算法,以及多轴运动直线、圆弧插补算法.给出了数字PID加前馈的伺服控制算法,以及在DSP里的实现.     

汽轮机叶片数控加工的直接插补算法研究

汽轮机叶片是高精度的复杂零件,其大多数插补采用线性和圆弧插补,但许多成熟的非均匀有理B样条插补算法仍未应用于汽轮机叶片.针对汽轮机叶片高速精密加工的要求,探讨了恒进给速度插补、限定弓高误差的自动调节进给速度插补、等弓高误差插补和基于冗余误差控制插补4种非均匀有理B样条插补算法,从加工精度、进给速度以及加工效率3个方面对上述4种算法进行比较.仿真结果表明,基于冗余误差控制插补算法是最适合汽轮机叶片加工的插补算法.     

Delta并联机器人非线性工作空间下轨迹插补算法

为了提高Delta并联机器人运动控制精度,对其工作空间内非线性分布和轨迹插补算法进行了研究。基于仅考虑算法误差前提下,提出了通过选择Delta并联机器人单步插补位置误差最小的精度最优算法。基于机器人运动性能指标下的快速性和精确性,分析对比机器人传统插补算法和精度最优算法各自性能指标,最后通过Matlab平台仿真测试了算法的可行性,结果表明精度最优控制算法在整个机器人可达工作空间内都能有效提高机器人运动控制精度,控制效果要优于传统PVT控制方法。     

参数化插补算法与数字积分插补算法的比较研究

数控系统中最重要的技术是轨迹插补算法,数控机床的加工精度直接受到插补算法的影响。数字积分算法和参数化插补算法是两种常用的插补算法,为比较两种插补算法的精度,建立了两种插补算法的模型,并以常用的直线与圆弧作为插补对象,通过计算比较得出参数化插补算法在高频高精度时误差更小,具有更高的精度,并给出误差公式。研究结果对于工程实际问题有一定的借鉴意义,并为更高精度插补提供了必要的理论依据。     

直接函数计算法在数控雕刻机中的应用

直接函数计算法是数字增量插补的一种算法,与脉冲增量插补相比,具有单个插补周期内位移增量大(多于一个行程脉冲增量)的特点,能够达到较高的进给速度.在数控雕刻机控制软件中用直接函数计算法取代脉冲增量插补,能够满足高速高精度的要求,并用C语言编程实现.同时,文章还提出了基于"拐点"判断准则的速度预处理技术,以及一种具有"前瞻"功能的速度自动控制技术.在以ARM7为CPU的S3C44BOX单片机中运行,改善了运动平稳性,平均加工速度和精度也明显提高.     

混合位置伺服系统的研究

将混合位置闭环系统应用于高速精密激光内雕机中,大大提高了系统的响应性,减少了系统的稳态误差.文章分析了该系统的稳定性及产生的跟随误差.最后,简述了实现两轴联动的数字积分法-DDA直线插补算法.     

复杂相贯线接缝自动焊接的运动控制算法

为了实现复杂相贯线接缝的自动焊接,在简要介绍设计的五轴联动数控焊接机床组成结构与工作原理的基础上,以椭球面封头自动焊接接管为例,重点介绍了通过坐标变换构建相贯线接缝曲线方程,再以相同的参数角ψs将相贯线接缝曲线离散化成N段首尾相接的小直线段,利用小直线段插补拟合整条相贯线接缝曲线,给出了各插补离散点坐标参数与焊枪姿态调整的计算方法,最后采用通用数字I/O卡和步进电机构成伺服控制系统执行运动控制算法.文中介绍的这种运动控制算法,具有较高的通用性,并且大幅度地降低了设备成本.     

基于STM32的改进DDA插补器设计与分析

针对普通DDA进给速度不够快、插补误差较大、插补脉冲分布不均匀等不足,利用改进的DDA算法作为插补算法,以基于ARM Cortex-M3处理器内核的STM32微控制器为插补控制核心,设计了DDA硬件插补系统,实现了高速高精度插补。借助Keil uVision4软件开发环境,利用C语言分别设计了普通DDA和改进DDA的算法程序,并对两种方法的插补结果进行了对比。结果表明:与普通DDA相比,改进DDA在插补速度与插补精度上均有一定的提高,控制器溢出脉冲分布更加均匀。     

基于Quasi-Hermite空间曲线的插补优化算法研究

根据参数曲线数控插补原理,针对数控系统中常用的Hermite多项式插补算法递推速度慢、逼近精度较差的缺点以及等参数插补法存在的局限性,提出一种基于代数指数样条基的微段实时插补方法,并采用一阶泰勒拟合实现了插补步长相等条件下的恒速插补,给出算法流程.仿真结果表明,本算法缩短插补时间的同时提高了插补精度,并保持进给速度的稳定.     

高速高精度运动轨迹控制方案

针对三维伺服运动轨迹控制方案，文章根据采样插补原理，分析了快速高精插补算法的实现；由直线电机工作特性，设计了高灵敏度的传动系统；采用合适的加减速曲线，避免了工作台的柔性冲击。从而，满足了激光高速加工对精度的要求。     

高档数控机床NURBS曲线Newton Rapson迭代的插补算法

为了解决NURBS曲线在Taylor一阶、二阶展开式求解曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,提出一种Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。该插补算法可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度,并提高曲线加工的效率。仿真实验结果表明,Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法计算过程简单、切实有效,具有可行性和实用性,满足数控系统实时、高速、高效率插补的要求,在其他数控插补的过程中具有很强的借鉴意义。     

基于速度控制模块的数控滚齿加工联动结构设计

提出了一种基于齿轮加工数控机床的硬件插补结构,可满足齿轮切削加工速度、精度的要求,实现滚齿加工系统各控制坐标轴的联动与插补运算.给出了数控滚齿机联动关系数学模型、各控制坐标轴的插补算法、联动结构设计、典型切削类型以及系统的硬件体系结构.该系统已应用于YKQ3180滚齿机上,可实现圆柱直齿轮、斜齿轮、小锥度齿轮、椭圆齿轮、卵形齿轮的加工,直线坐标轴控制精度1μm,刀轴迴转精度可达3″,加工精度满足设计要求.     

基于PC的离线插补高速加工数控系统

产时插补是高速数控系统中实时性要求最高的环节，也是提高控制环节节拍和精度的“瓶颈”。自从CNC软件诞生之日起，大量文献都致力于研究提高插补精度的优化算法，但是由于可以利用的计算时间十分有限，即一个插补周期一般为1－10ms，高速切削达到0．2ms，所以很难保证算法的稳定性和可靠性。本文提出了一种从根本上解决问题的方案：OLICNC高速数控系统通过离线插补，在线跟随的策略，达到提高控制系统的控制精度的目的。文章对OLCNC高速数控系统的工作原理，系统结构，系统与传统数控相比的特点和关键技术作了较为详尽的论述，OLICNC数控系统不仅应用于新型高速加工机床，而且也是改造现有机床经济而实用的选择。     

基于MCX314As的低速走丝电火花线切割机运动控制系统研究

以低速走丝线切割机为研究对象,提出了硬件插补的4轴联动控制方案,设计了基于单片机和运动控制芯片MCX314As为核心的运动控制系统的硬件体系结构.设计和编制了软件系统,重点研究了利用MCX314As硬件插补功能实现4轴联动功能以完成锥度切割的方法.通过模拟实验验证,该运动控制系统能满足低速走丝线切割机对运动控制系统的要求.     

基于数控复杂平面曲线插补的一种新方法

对数控插补原理和离线插补策略进行分析,着重讨论数字积分法在复杂曲线插补中的应用。在分析传统算法不足的基础上,提出一种新的复杂曲线插补方法:借助Matlab工具进行曲线拟合,然后再利用数字积分法对拟合的曲线进行插补。实验结果显示,这种方法可行,而且可选择不同的脉冲当量来满足不同的插补精度要求。     

时间分割圆弧插补算法的改进

插补算法是数控机床的重要组成部分,插补算法的优劣直接影响了机床的加工性功能。对于现有的时间分割圆弧插补方法大多采用的是近似计算,计算过程复杂,插补精度和插补效率相对较低。为提高机床的加工性功能,文章基于等弦高误差理论对原有的时间分割圆弧插补算法进行改进,改进后的插补算法计算简便,实现了插补过程的无近似计算,且使每一个插补点都落在插补圆弧上;在保证插补精度的条件下,因为在插补计算过程中采用了最大允许弦高误差,实现了插补效率的最大化。