基于DSP步进电机的三轴向控制(任务书,开题报告,论文13000字)
摘 要
开放式数控是数控系统中的最活跃的分支。开放式运动控制器是数控系统的核心。对于数控系统来说，最重要就是按照指令要求，控制各轴步进电机按预定轨迹运动，而此功能的实现正是由运动控制器来完成的。运动控制器以其特有的灵活性和优异的运动轨迹控制能力使许多工业生产设备焕发出勃勃生机[1]。
随着微电子技术与半导体工艺的发展DSP芯片的性能不断提高，成本不断下降，而且专门针对电机控制的各种DSP芯片也不断涌现，因此目前高性能运动控制器大都采用DSP芯片为核心。基于DSP的运动控制器不但能使复杂的算法和功能得以实现，而且采用软硬件配合开发，有一定的灵活性；但如果外围电路采用分立元件，则会由于数量较多，可靠性不高。
本文在分析了运动控制器的原理上，提出了采用DSP为核心设计运动控制器的方案。论文首先对运动控制器的主要应用领域、研究现状做了概括介绍；接着对运动控制器的分类及原理进行了一般性研究；然后分析了运动控制器的基本组成及其关键技术；在此基础上结合数控机床系统，完成了以DSP为核心的步进电机多轴运动控制器的软、硬件设计。
关键词：数控；步进电机； DSP
Abstract
Open CNC is the most active branch in the numerical control system. Open motion controller is the core of the numerical control system. For CNC system, the most important is in accordance with the requirements of the command, control the stepper motor according to the predetermined trajectory, and the realization of this function is to complete the motion controller. Motion controller with its unique flexibility and excellent track control ability to control much industrial production equipment grow with vitality.
With the continuous improvement of the performance of microelectronic technology and semiconductor technology development of DSP chips, costs continue to decline, and specifically for motor control DSP chip are constantly emerging, so the current high performance motion control most of the DSP chip as the core. Motion controller based on DSP can not only enable complex algorithms and functions can be realized, and the software and hardware development, there is a certain degree of flexibility; but if the peripheral circuit using discrete components, due to a large number of , and the reliability is high.
In this paper, the principle of motion controller is analyzed, and the scheme of motion controller based on DSP is proposed. Firstly, and the status quo of the research on motion controller is mainly applied to the field to make a general introduction; and then conducts a general study of the classification and the principle of the motion controller. Then it analyses the basic components and key technology of motion controller, based on combined with CNC machine tools, complete with digital signal processor (DSP) for the design of the hardware and software of the core, multi axis motion controller and the simulation verify the feasibility .
Key words: CNC; stepper motor; DSP
目录
第1章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2步进电机的发展及应用 1
1.3研究的基本内容 2
1.4论文的主要内容及结构 2
第2章 步进电机 3
2.1步进电机种类 3
2.2 步进电动机的性能指标 3
2.2.1步距角精度 3
2.2.2静态扭矩角特性 3
2.2.3动态转矩和转矩频率特性 4
2.2.4起动频率和惯性特性 4
2.2.5运行频率 4
2.3 步进电机的相数 4
2.4 步进电动机的选择 4
2.5步进电机驱动原理 4
第3章 DSP芯片 6
3.1DSP芯片的特点 6
3.2 DSP芯片的发展 6
3.4 DSP芯片的基本结构 7
3.4.1哈佛架构 7
3.4.2流水线 7
3.4.3专用的硬件乘法器 7
3.4.4专用DSP指令 8
3.4.5快速指令周期 8
3.5DSP在电机控制中的应用 8
3.6步进电机的 DSP 控制原理 9
3.7DSP控制步进电机三轴联动的方法 10
第4章 硬件设计 11
4.1系统硬件设计说明 11
4.2驱动电路 12
4.3时钟电路设计 12
4.4外部存储器设计 13
4.5电源模块 15
4.6加减速控制原理 15
4.7PWM产生 16
第5章 软件系统设计 17
5.1DSP开发软件CCS介绍 17
5.2DSP软件C语言开发流程 18
5.3DSP 软件设计 20
5.4 DSP程序流程图 20
第6章 结束语 22
参考文献 23
致 谢 24
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