本文是在基于ARM+FPGA 的硬件平台上进行嵌入式运动控制系统的设计,ARM实现应用管理,FPGA 实现插补运算,发出脉冲到伺服驱动系统,形成运动指令控制伺服电机运 转等。文中对FPG
标签: FPGA Control Design Motion
上传时间: 2013-04-24
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随着我国加入WTO,我国逐渐成为世界缝制设备生产和销售中心。在缝制设备行业占据极其重要地位的绣花机行业也因此而得到迅速发展,我国绣花机产量已占据全球绣花机产量的70%。但是,我国的绣花机行业在发展的过程中仍存在和面临着很多问题。一方面是产品结构和产品质量,我国的绣花机主要以中低档为主,在噪声、刺绣质量、效率、产品寿命以及维护性等方面与国外先进机型存在较大差距;另一方面是技术实力和创新能力,作为绣花机全部技术核心的控制器,国内能开发的公司屈指可数,缺乏有效的竞争,且技术实力和创新能力无法与国际企业相抗衡。 针对上述情况,本文分析了绣花机的工作原理和当前主流绣花机的控制方式及特点,在研究室已完成的中低速平绣型工业绣花机课题的基础上,设计了一种基于硬实时嵌入式操作系统WinCE5.0,以32位RISC架构ARM9处理器S3C2440A为主控芯片,以MAXII系列CPLDEPM1270为接口芯片的高速绣花机控制器。整个绣花机以高速,高质量为目标,以伺服电机作为主轴驱动,步进电机作为X/Y轴驱动,带USB接口和Ethernet接口,预留特种绣接口,带高分辨率彩色触摸屏,功能丰富,操作方便。 本文分7章,第一章阐述了课题背景,绣花机发展现状和关键技术;第二章从原理出发完成了需求分析,硬件和操作系统选型和项目规划;第三章完成了总体硬件系统设计并重点介绍了驱动系统,CPLD单元,主控制板的设计和各种资源的分配;第四章在分析WinCE及其项目开发流程和环境构建的基础上,完成了软件的总体框架设计并介绍了相关设计要点。第五章主要是驱动程序和运动控制模块并以步进电机驱动的开发为例介绍了流驱动的开发过程和相关的技术要点。第六章设计了一种自主的内部花样格式并完成了相应的测试。最后一章是对本课题的总结和展望。 本文不仅从项目研究与开发和软件工程的高度详细探讨了基丁ARM和WinCE5.0的绣花机控制器的整个开发过程,也具体的从硬件设计,资源配置,软件编写,驱动开发,运动控制和花样处理等多个方面进行了深入的分析和研究。本课题的工作对于高速高档绣花机的开发具有很好的参考价值和实践意义,对于提升国内绣花机行业在高端市场与国外企业的竞争力,提升民族品牌价值,改变国内绣花机控制器被少数公司所垄断,增加良性有效竞争有积极影响。
上传时间: 2013-06-29
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近年来,伴随着PC及微处理器的迅速发展、软件资源的丰富,嵌入式系统成为研究与应用的热点。嵌入式系统是一种面向具体应用的将底层硬件、实时操作系统和应用软件相结合的专用计算机系统。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业,己成为现代电子领域的重要研究方向之一。 本文结合课题实际需要与当前的控制器发展趋势,构建和开发基于ARM和μC/OS-Ⅱ实时操作系统的嵌入式通用控制器应用平台.在分析ARM内核处理器的基础上,自主开发以PHILIPS公司LPC2880芯片为核心的嵌入式通用控制器的硬件平台。根据嵌入式控制器的实际应用要求设计了相应的应用模块,主要包括:串口模块、存储器扩展模块、液晶显示和键盘模块等。并完成了各个功能模块的接口函数,创建了应用函数库,为后面的代码应用和移植提供了方便。在对电机驱动控制原理的学习掌握基础上,开发出基于L297/L298芯片的步进电机驱动器及基于LMD18200芯片的伺服电机驱动器。为实现控制器与PC机的通讯,确定了USB2.0通讯接口作为主要通讯方式,详细分析了通用串行总线的软硬件特点,根据LPC2880芯片特点实现嵌入式USB主机模式的通讯方式,并给出了它和主控制器的连线原理图以及USB主机的系统软件框架。 嵌入式实时操作系统是嵌入式系统应用软件开发的支撑平台,通过对现在常用的几种嵌入式操作系统的综合比较,选择μC/OS-Ⅱ作为本系统的RTOS。详细分析了μC/OS-Ⅱ内核工作原理,改进了中断和时钟处理的不足。成功的将μC/OS-Ⅱ系统移植到ARM微处理器中,并通过相应的开发工具,对移植系统进行模拟调试和功能测试。结果表明,设计的嵌入式通用控制器平台基本达到预期目标.
上传时间: 2013-04-24
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随着微电子技术和电力电子技术的飞速发展,运动控制系统正朝着通用化、智能化、微型化的方向发展。目前,以数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)为核心的运动控制卡已成为运动控制器的发展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC机,将PC机强大的信息处理能力和开放式特点与运动控制卡的运动控制能力相结合,具有信息处理能力强、开放程度高、运动控制方便、通用性好的特点。因此,本文通过对运动控制技术的深入研究,开发了一款以DSP和FPGA为主控单元、基于PCI总线的运动控制卡。 首先,设计了运动控制卡硬件电路,对控制卡的DSP和FPGA外围电路、PCI总线接口电路、模拟量输出电路、编码器信号采集电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论。 为提高控制卡的硬件集成度和可靠性,通过对FPGA的编程设计,在FPGA中实现了PCI总线目标设备接口控制器、双端口RAM、DDA精插补电路、DAC接口电路、编码器信号处理电路和数字I/O信号处理电路。 基于改进的数字PID控制器和前馈控制,设计开发了运动控制卡的位置闭环伺服控制器,并整定了控制器参数,获得良好的伺服控制特性。 最后,采用WinDriver开发了控制卡的驱动程序,并详细介绍了驱动程序的开发流程。
上传时间: 2013-08-01
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在机器人学的研究领域中,如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后,本论文的主要目标是针对四关节实验室机器人特有的机械结构和数学模型,建立一个新型全数字的基于DSP和FPGA的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台,实现对四关节实验室机器人的精确控制。 本论文从实际情况出发,首先分析了所研究的四关节实验室机器人的本体结构,并对其抽象简化得到了它的运动学数学模型。在明确了实现机器人精确位置伺服控制的控制原理后,我们对机器人控制系统的诸多可行性方案进行了充分论证,并最终决定采用了三级CPU控制的控制体系结构:第一级CPU为上位计算机,它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算;第二级CPU为高性能的DSP处理器,它辅之以具有高速并行处理能力的FPGA芯片,实现了对机器人多个关节的高速并行驱动;第三级CPU为交流伺服驱动处理器,它实现了机器人关节伺服电机的精确三闭环误差驱动控制,以及电机的故障诊断和自动保护等功能。此外,我们采用比普通UART速度快得多的USB来实现上位计算机.与下位控制器之间的数据通信,这样既保证了两者之间连接方便,又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。 机器人系统的软件设计包括两个部分:一是采用VC++实现的上位监控软件系统,它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算,同时完成用户与机器人系统之间的信息交互;二是采用C语言实现的下位DSP控制程序,它主要负责接收上位监控系统或者下位控制箱发送的控制信号,实现对机器人的实时驱动,同时还能够实时的向上位监控系统或者下位控制箱反馈机器人的当前状态信息。 研究开发出来的四关节实验室机器人控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点,它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制,也可以让用户通过机器人控制箱现场对机器人进行回零、示教等各项操作。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:极客
·摘要: 以IPC+DSP作为六自由度工业机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(Programmable Multi-Axies Controller)的开放式机器人控制系统.采用Visual C++编制控制程序,将机器人系统中管理、控制功能的实现分为若干个模块,负责底层伺服驱动的函数利用PMAC运动语言编写,可直接调用.整个控制软件能完成数据及运动状态显示、伺服驱动、
上传时间: 2013-05-25
上传用户:qwe1234
·摘要: 针对自行设计的两轮自平衡机器人Opyanbot建立了动力学模型,应用最优控制和两轮差动等控制方法设计了控制器,提出了针对两轮自平衡机器人平衡和行进的新策略.为了提高两轮自平衡机器人的控制效果,利用基于DSP数字电路的全数字智能伺服驱动单元IPM100分别精确控制左右轮电机,并利用上位机实时控制机器人的运动状态,提高了控制精度、可靠度和集成度,得到了很好的控制效果. &
上传时间: 2013-07-12
上传用户:hfmm633
开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器,当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时,继电器就吸合或释放,其触点接通或断开电路。CMOS模拟开关是一种可控开关,它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合,只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。 一、常用CMOS模拟开关引脚功能和工作原理 1.四双向模拟开关CD4066 CD4066 的引脚功能如图1所示。每个封装内部有4个独立的模拟开关,每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子,其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时,开关导通;当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时,导通电阻为几十欧姆;模拟开关截止时,呈现很高的阻抗,可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号,可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。各开关间的串扰很小,典型值为-50dB。
上传时间: 2013-10-27
上传用户:bibirnovis
内容提要: 介绍了MOTOTOLA单片机系统的一些实例系统和技巧。 MOTOROLA单片机具有价格低、功能强、可靠性高、功耗小等特点。本书系统地介绍它的吕位到32位单片机着重介绍M68HC05的F、T、D系列M68HC11,M68HC16(916Y1、916X1、Y1、Z2、Z1)等型号]原理,汇编语言程序设计方法和开发方法以及它的外围接口芯片,如直流无刷电动机、直流伺服电动机、过零检测、场效应大功率管驱动电路等专用芯片的应用实例。本书还列举大量在模糊控制、家用电器、通讯、传感器智能仪器、控制等方面应用和应用系统设计详解。内容新颖,文字简炼,注重实用,便于自学。 读者对象:大、中专院校和培训班学生、研究生及科研、工程技术人员。 MOTOROLA单片机(MCU)将各种存储器和子系统都集成在芯片内,同时外围集成电路芯片配套齐全。在通讯、家用电器、智能仪器、自动化等广大领域,采用单片机控制后,由于价格低、体积小、功能强、品种多、功耗低、硬件电路连接简单、开发方便等诸多特点,将有利于促使)"品向智能化、微型化、多功能化方向发展,加速产品更新换代。相应单片机技术将会逐年引进新产品、新技术,并积累丰富的应用经验。为了促进单片机开发和应用,我们编著这本书。
上传时间: 2013-10-15
上传用户:ABC677339
MOTOROLA单片机具有价格低、功能强、可靠性高、功耗小等特点。本书系统地介绍它的吕位到32位单片机着重介绍M68HC05的F、T、D系列M68HC11,M68HC16(916Y1、916X1、Y1、Z2、Z1)等型号]原理,汇编语言程序设计方法和开发方法以及它的外围接口芯片,如直流无刷电动机、直流伺服电动机、过零检测、场效应大功率管驱动电路等专用芯片的应用实例。本书还列举大量在模糊控制、家用电器、通讯、传感器智能仪器、控制等方面应用和应用系统设计详解。内容新颖,文字简炼,注重实用,便于自学。 读者对象:大、中专院校和培训班学生、研究生及科研、工程技术人员。 MOTOROLA单片机(MCU)将各种存储器和子系统都集成在芯片内,同时外围集成电路芯片配套齐全。在通讯、家用电器、智能仪器、自动化等广大领域,采用单片机控制后,由于价格低、体积小、功能强、品种多、功耗低、硬件电路连接简单、开发方便等诸多特点,将有利于促使)"品向智能化、微型化、多功能化方向发展,加速产品更新换代。相应单片机技术将会逐年引进新产品、新技术,并积累丰富的应用经验。为了促进单片机开发和应用,我们编著这本书。
上传时间: 2013-10-25
上传用户:sjb555