CN100370383C - 柔性数字式运动控制系统 - Google Patents

柔性数字式运动控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN100370383C
CN100370383C CNB2005100962676A CN200510096267A CN100370383C CN 100370383 C CN100370383 C CN 100370383C CN B2005100962676 A CNB2005100962676 A CN B2005100962676A CN 200510096267 A CN200510096267 A CN 200510096267A CN 100370383 C CN100370383 C CN 100370383C
Authority
CN
China
Prior art keywords
control system
pulse
processor
motion control
dsp processor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005100962676A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1752879A (zh
Inventor
陶涛
梅雪松
姜歌东
周玉清
孙挪刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CNB2005100962676A priority Critical patent/CN100370383C/zh
Publication of CN1752879A publication Critical patent/CN1752879A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100370383C publication Critical patent/CN100370383C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Numerical Control (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

一种柔性数字式运动控制系统，包括DSP处理器以及与DSP处理器相连接的CPLD，CPLD包括与DSP处理器相连接的总线控制模块，总线控制模块与IPC工控机相连接，且总线控制模块还通过内部总线与数字运动脉冲处理器、嵌入式双端RAM连接，数字运动脉冲处理器的输出端与伺服运动控制系统相连接。它以复杂可编程逻辑器件CPLD为核心，实现了IPC工控机到数字运动脉冲处理器、DSP处理器到数字运动脉冲处理器、IPC工控机和DSP处理器之间及IPC工控机和DSP处理器与外设之间的数据通信，克服了现有运动控制系统算法封装固定、难以深入到运动控制算法内部的缺点，大大提高了运动控制系统的开放程度和使用灵活性，实现了运动控制系统真正意义上的开放。

Description

柔性数字式运动控制系统
技术领域
本发明涉及一种运动控制系统，特别涉及一种柔性数字式运动控制系统。
背景技术
目前采用的运动控制系统有：1)IPC+NC是实现数控系统开放化比较现实的途径，而其中基于计算机标准总线的运动控制器IPC型开放式数控系统将是数控系统发展的主流。这种结构模式将IPC机的信息处理能力强和开放性好的特点与运动控制器的轨迹控制能力有效的组合到一起，具有信息处理能力强、开放程度高、运动控制准确、通用型好的特征；2)目前市场上的运动控制系统，大都是基于DSP，虽然它具有很强的数据处理能力，使运动控制系统达到了较高的运动控制精度和速度，并和PC提供了比较方便的运动控制接口，但是，由于其结构特点，还不能做到真正意义上的开放。它存在两个缺点：一是控制算法的封装固定化：基于DSP的运动控制系统，无论是模拟量为输出的、还是脉冲量为输出的，其运动控制算法(插补方法)都是以函数的形式封装在DSP系统程序中，IPC可以通过双端口RAM或FIFO实现和DSP的通信进而实现对运动的宏观控制如直线插补、圆弧插补等，通过这些宏观控制函数，使用者无法了解运动控制算法的细节，很难进行运动瞬时特性的研究，也难以在高速运动情况下实现任意曲线的插补。二是难以深入到底层控制算法：要深入研究控制算法对高速高精度位置跟踪的影响，必须直接操作运动控制的输出端口，但由于这些系统软件的加密，使用者很难找到运动控制器底层的端口地址，即使知道了端口地址，还必须熟悉DSP的结构和编程语言，使研究运动控制算法和高速高精度运动控制非常困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种柔性数字式运动控制系统，以提高运动控制系统的开放程度和使用的灵活性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括DSP处理器以及与DSP处理器相连接的复杂可编程逻辑器件CPLD，所说的复杂可编程逻辑器件CPLD包括与DSP处理器相连接的总线控制模块，总线控制模块与IPC工控机相连接，且总线控制模块还通过内部总线与数字运动脉冲处理器、嵌入式双端RAM、输出锁存器、输入缓冲区、键盘控制器及WDT控制器连接；数字运动脉冲处理器与伺服运动控制系统相连接，数字运动脉冲处理器中的运动脉冲发生器与时钟脉冲、速度重载控制器、速度/指令脉冲校正寄存器连接，并通过控制开关K与脉冲输出调制器连接；伺服运动控制系统与脉冲限制控制器、脉冲输出调制器、位置检测器连接；读写控制器与脉冲限制控制器、位置检测器、速度/指令脉冲校正寄存器连接。
本发明以复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable LogicDevice)为核心，实现了IPC工控机到数字运动脉冲处理器、DSP处理器到数字运动脉冲处理器、IPC工控机和DSP处理器之间及IPC工控机和DSP处理器与外设之间的数据通信，克服了现有运动控制系统算法封装固定、难以深入到运动控制算法内部的缺点，大大提高了运动控制系统的开放程度和使用灵活性，实现了运动控制系统真正意义上的开放。
附图说明
图1是本发明柔性运动数字控制系统的原理图；
图2是本发明数字运动脉冲处理器4的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括DSP处理器1以及与DSP处理器1相连接的复杂可编程逻辑器件CPLD2，所说的复杂可编程逻辑器件CPLD2包括与DSP处理器1相连接的总线控制模块5，总线控制模块5与IPC工控机12相连接，且总线控制模块5还通过内部总线3与数字运动脉冲处理器4和嵌入式双端RAM6连接，数字运动脉冲处理器4的输出端与伺服运动控制系统11相连接，复杂可编程逻辑器件CPLD2还包括通过内部总线3与总线控制模块5相连接的输出锁存器7、输入缓冲器8、键盘控制器9和WDT控制器10。
本发明的DSP处理器1和IPC工控机12是系统的上下位机，用来编程和协调整个系统的运行；复杂可编程逻辑器件CPLD2利用硬件描述语言构建内部总线3、数字运动脉冲处理器4、总线控制模块5、嵌入式双端RAM存储器6、输出锁存器7、输入缓冲器8、键盘控制器9、WDT控制器10等功能模块，不仅实现了过去多种硬件电路集成才能完成的功能，而且简化了电路，增强了系统的抗干扰能力。
本发明可实现以下五个工作过程：
一、IPC工控机12对总线控制模块5使能，获取内部总线3控制权，然后通过嵌入式双端RAM6把数控程序下载到DSP处理器1中；
二、DSP处理器1对总线控制模块5使能，获取内部总线3控制权，然后通过数字运动脉冲处理器4，实现对伺服运动控制系统11的单独控制；
三、IPC工控机12对总线控制模块5使能，获取内部总线3控制权，然后通过数字运动脉冲处理器4，实现对伺服运动控制系统11的单独控制；
四、DSP处理器1和IPC工控机12对总线控制模块5分别使能，获取内部总线3控制权，然后通过数字运动脉冲处理器4，实现IPC工控机12对伺服运动控制系统11的粗控制(粗插补控制)和DSP处理器1对伺服运动控制系统11的精控制(精插补控制)；
五、DSP处理器1或IPC工控机12对总线控制模块5使能，获取内部总线3控制权，可以对其它功模块如输出锁存器7、输入缓冲器8、键盘控制器9、WDT控制器10进行信息交流。
参见图2，本发明的数字运动脉冲处理器4包括与内部总线3相连接的读写控制器17，读写控制器17的输出端与脉冲限制控制器15、位置检测器16及速度/指令脉冲校正寄存器18相连接，速度/指令脉冲校正寄存器18通过速度重载控制器19与运动脉冲发生器13的输入端相连接，速度/指令脉冲校正器18、速度重载控制器19及运动脉冲发生器13分别通过控制开关K与脉冲输出调制器14相连接，运动脉冲发生器13的另一输出端还与时钟脉冲20相连接，脉冲限制控制器15、脉冲输出调制器14及位置检测器16还分别与伺服运动控制系统11相连接。
数字运动脉冲处理器4是运动控制系统的核心，其工作过程是：运动脉冲发生器13根据数控系统(CPU)(DSP处理器1或IPC工控机12)通过读写控制器17发出的速度指令，对系统时钟脉冲20进行通过分频处理，产生设定频率的运动脉冲，每产生一个运动脉冲，自动对运动脉冲发生器13的分频器通过速度重载控制器19进行自动装载，以产生下一个运动脉冲，然后脉冲输出到调制器14再将脉冲宽度很窄的指令脉冲转换成为正交90°的A、B相脉冲，对伺服运动控制系统11进行控制。其中速度/指令脉冲校正寄存器18用来保证运动脉冲数的准确。当采集位置反馈信号时，位置检测器16用来累积计数，并锁存某一时刻的位置值，在多坐标联动时，用同一信号对多个锁存器进行锁存操作，以避免读取先后时间不同而引起的误差；而脉冲限制控制器15是用于闭环插补时限制单个插补周期内脉冲的输出，限制在较大加减速时引起的超调。

Claims (1)

1.一种柔性数字式运动控制系统，包括DSP处理器[1]以及与DSP处理器[1]相连接的复杂可编程逻辑器件CPLD[2]，其特征在于：所说的复杂可编程逻辑器件CPLD[2]包括与DSP处理器[1]相连接的总线控制模块[5]，总线控制模块[5]与IPC工控机[12]相连接，且总线控制模块[5]还通过内部总线[3]与数字运动脉冲处理器[4]、嵌入式双端RAM[6]、输出锁存器[7]、输入缓冲区[8]、键盘控制器[9]及WDT控制器[10]连接；数字运动脉冲处理器[4]与伺服运动控制系统[11]相连接，数字运动脉冲处理器[4]中的运动脉冲发生器[13]与时钟脉冲[20]、速度重载控制器[19]、速度/指令脉冲校正寄存器[18]连接，并通过控制开关K与脉冲输出调制器[14]连接；伺服运动控制系统[11]与脉冲限制控制器[15]、脉冲输出调制器[14]、位置检测器[16]连接；读写控制器[17]与脉冲限制控制器[15]、位置检测器[16]、速度/指令脉冲校正寄存器[18]连接。
CNB2005100962676A 2005-10-31 2005-10-31 柔性数字式运动控制系统 Expired - Fee Related CN100370383C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100962676A CN100370383C (zh) 2005-10-31 2005-10-31 柔性数字式运动控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100962676A CN100370383C (zh) 2005-10-31 2005-10-31 柔性数字式运动控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1752879A CN1752879A (zh) 2006-03-29
CN100370383C true CN100370383C (zh) 2008-02-20

Family

ID=36679760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100962676A Expired - Fee Related CN100370383C (zh) 2005-10-31 2005-10-31 柔性数字式运动控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100370383C (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102354162B (zh) * 2011-07-22 2013-06-12 江俊逢 一种运动控制接口及接口控制器
CN103279062A (zh) * 2013-06-08 2013-09-04 南京理工大学 交流位置伺服系统控制装置
CN104135212B (zh) * 2014-07-21 2017-04-19 华南理工大学 一种柔性化运动控制ip核及实现方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1585259A (zh) * 2004-06-10 2005-02-23 武汉理工大学 基于dps的智能高速磁悬浮控制及模拟功放装置
CN2700022Y (zh) * 2004-04-08 2005-05-18 武汉楚天激光（集团）股份有限公司 基于dsp的数控冲床送料机的控制电路
CN1655080A (zh) * 2005-01-19 2005-08-17 三一重工股份有限公司 混凝土泵车臂架运动控制器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2700022Y (zh) * 2004-04-08 2005-05-18 武汉楚天激光（集团）股份有限公司 基于dsp的数控冲床送料机的控制电路
CN1585259A (zh) * 2004-06-10 2005-02-23 武汉理工大学 基于dps的智能高速磁悬浮控制及模拟功放装置
CN1655080A (zh) * 2005-01-19 2005-08-17 三一重工股份有限公司 混凝土泵车臂架运动控制器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
双口RAM在数控系统运动控制单元中的应用. 刘全秀，朱志红，唐晓琦，田文超.电子产品世界，第17期. 2001 *
基于CPLD的DSP应用系统设计. 卢慧芬，刘良杰，褚文强.机电工程，第19卷第6期. 2002 *
基于DSP和CPLD技术的多功能数控系统研究. 张承瑞，武洪恩，王恒.现代制造工程，第12期. 2004 *
步进电机的运动控制系统及其应用. 李峻，李学全，胡德金.微特电机，第2期. 2000 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1752879A (zh) 2006-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201426109Y (zh) 一种pci总线型多轴脉冲式运动控制卡
CN103713581B (zh) 运动控制系统s曲线加减速的实现方法
US11548024B2 (en) Motion control system of spraying machine based on FPGA and motion control method thereof
CN103591961B (zh) 一种基于dsp和fpga的捷联罗经导航计算机
US3720814A (en) Direct numerical control system
CN101913149B (zh) 嵌入式轻型机械臂控制器及其控制方法
CN104615087A (zh) 总线型运动控制器
CN103901822A (zh) 一种多轴联动运动控制系统
CN102436184B (zh) 一种基于嵌入式处理器双目标机的控制实时仿真系统
CN100370383C (zh) 柔性数字式运动控制系统
CN1936745A (zh) 基于arm和dsp的嵌入式数控系统
CN105892412A (zh) 基于自定义总线的多轴运动控制系统硬件架构
CN203849591U (zh) 多轴联动运动控制系统
CN201728656U (zh) 嵌入式轻型机械臂控制器
CN208588917U (zh) 一种基于arm+dsp+fpga的工业机器人运动控制器
CN102354154B (zh) 一种开放式数控系统的实时内核芯片
CN101860296A (zh) 一种基于浮点dsp的伺服运动控制装置
CN103552072B (zh) 一种基于嵌入式控制器的机器人控制方法和装置
CN203324763U (zh) 一种多轴运动控制器
CN1405674A (zh) 一种数控系统下位机的软件实现方法
CN201134098Y (zh) 一种基于pxi总线的数据采集卡
Slavov et al. Extending the capabilities of mitsubishi MELFA industrial robot with Raspberry Pi microcomputer–Part 1 (the potential for Raspberry Pi integration)
CN202956628U (zh) 基于单片机的多轴运动控制卡
CN204480008U (zh) 总线型运动控制器
CN206039185U (zh) 运动控制器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080220

Termination date: 20111031