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文檔簡介
1、運動控制的實現(xiàn)方法、以模擬電路硬接線方式建立的運動控制系統(tǒng)早起的運動控制系般采用運算放大器等分離器件以硬接線的方式,這種系統(tǒng)的優(yōu)點:() 通過對輸入信號的實時處理,可實現(xiàn)系統(tǒng)的高速控制。() 由于采用硬接線方式可以實現(xiàn)無限的采樣頻率,因此,控制器的精度較高并且具有較大的帶寬。然而,與數(shù)字化系統(tǒng)相比,模擬系統(tǒng)的缺陷也是很明顯的:()()老化與環(huán)境溫度的變化對系統(tǒng)的元器件的參數(shù)影響很大。系統(tǒng)所需的元器件較多,從而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,也使得系統(tǒng)最終的可靠性降低。()由于系統(tǒng)設(shè)計采用的是硬接線的方式,當系統(tǒng)設(shè)計完成之后,升級或者功能修改幾乎是不可能的事情。()受最終系統(tǒng)規(guī)模的限制,很難實現(xiàn)運算量大、精
2、度高、性能更加先進的復(fù)雜控制算法。模糊控制系統(tǒng)的上述缺陷使它很難用于一些功能要求比較高的場合。然而,作為控制系統(tǒng)最早期的一種實現(xiàn)方式,它仍然在一些早期的系統(tǒng)中發(fā)揮作用;另外,對于一些功能簡單的電控制系統(tǒng),仍然可以采用分立元件。、以微處理器為的運動控制系統(tǒng)微處理器主要是指以 、 等為代表的 位或 位單片機。采用微處理器取代模擬電路作為電的控制器,所的系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點:()使電路更加簡單。模擬電路為了實現(xiàn)邏輯控制需要很多的元器件,從而使電路變得復(fù)雜。采用微處理器以后,大多數(shù)控制邏輯可以采用軟件實現(xiàn)。()可以實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。微處理器具有較強的邏輯功能,運算速度快、精度高、具有大容量的器,因此有
3、能力實現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法。()靈活性和適應(yīng)性強。微處理器的控制方式主要是由實現(xiàn),如果需要修改控制規(guī)律,一般不需要修改系統(tǒng)德硬件電路,只需要對系統(tǒng)的進行修改即可。() 無零點漂移,控制精度高。數(shù)字控制系統(tǒng)中一般不會出現(xiàn)模擬系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的零點漂移問題,控制器的字節(jié)一般可以保證足夠的控制精度。() 可以提供人機界面,實現(xiàn)多機聯(lián)網(wǎng)工作。然而,絕大多數(shù)的微處理器一般采用馮總線結(jié)構(gòu),處理器的速度有限,處理能力也有限;另外,單片機系統(tǒng)比較復(fù)雜,編程的難度較大。同時,一般單片機的集成度較低,片上不具備運動控制系統(tǒng)所需的外設(shè),如(脈沖寬度調(diào)制 )產(chǎn)生電路等。因此,基于微處 理器的電控制系統(tǒng)仍然需要較多的元器件
4、,這就增加了系統(tǒng)電路板的復(fù)雜性,降低了系統(tǒng)的可靠性,也難以滿足運算量較大的實時信號處理的需要,難以實現(xiàn)先進控制算法,比如控制、模糊控制等等。、在通用計算機上用實現(xiàn)的運動控制系統(tǒng)在通用計算機上,利用高級語言編制相關(guān)的控制,配合驅(qū)動電路板、與計算機進行信號交換的接口板,就可以一個運動控制系統(tǒng)。這種實現(xiàn)方法利用計算機的高速度、強大運算能力和方便的編程環(huán)境,可以實現(xiàn)高性能、高精度、復(fù)雜的控制算法;同時,控制的修改也比較方便。然而,這種實現(xiàn)方式的一個缺點在于系統(tǒng)德體積過以應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場中;而且,由于計算機本身的限制,難以實現(xiàn)實時性要求較高的信號處理算法。、利用為了簡化電實現(xiàn)的運動控制系統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)的電
5、路,同時保持系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力,一些公司推出了電控制,如 公司直流無刷電控制、 等。利用專門 電控制的運動控制系統(tǒng)保持了模擬控制系統(tǒng)和以微處理器為的運動控制系統(tǒng)兩種實現(xiàn)方式的長處,具有響應(yīng)速度快、系統(tǒng)集成度高、使用元器件少、可靠性能好等優(yōu)點;同時,電控制便宜,進一步降低了最終系統(tǒng)的成本。這也是目前應(yīng)用最廣泛的一種運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)方法。然而,受控制本身的限制,這種系統(tǒng)的缺點也是很明顯的,主要包括:() 由于已經(jīng)將在,雖然可以保證較高的系統(tǒng)響應(yīng)速度,但是降低了系統(tǒng)的靈活性,不具有擴展性。()受制造工藝的限制,在現(xiàn)有的電控制中所實現(xiàn)的算法一般都是比較簡單的。()()由于用戶不能對進行編程,因此,很難
6、實現(xiàn)系統(tǒng)的升級。受本身算法的控制,這種系統(tǒng)的控制精度一般都較低,難以應(yīng)用于那些高性能、高精度的場合。、以可編程邏輯器件為的運動控制系統(tǒng)由于 等可編程邏輯器件的發(fā)展,人們可以利用 、 等公司提供的產(chǎn)品,使用這些公司提供的開發(fā)或者 ()等開發(fā)語言,通過編程實現(xiàn)某種運動的控制算法,然后將這些算法到相應(yīng)的可編程邏輯器件中,從而以硬件的方式實現(xiàn)最終的運動控制。利用可編程邏輯器件實現(xiàn)的運動控制系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點:()系統(tǒng)的主要功能都可在單片 器件中實現(xiàn),減少了所需 元件個數(shù),縮小了系統(tǒng)的體積。()可編程邏輯器件一般具有系統(tǒng)可編程的特點,因此,以這個為基礎(chǔ)構(gòu)成的目標系統(tǒng)具有較好的擴展性和可性,通過修改并重新
7、下載到目標上的相應(yīng)器件中,就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的升級。()()由于系統(tǒng)以硬件實現(xiàn),響應(yīng)速度快,可實現(xiàn)并行處理。開發(fā)工具齊全,容易掌握,通用性強。然而,這種系統(tǒng)實現(xiàn)方法的缺點也是很明顯的,例如,盡管可編程邏輯器件可實現(xiàn)任意復(fù)雜的控制算法,但算法越復(fù)雜,可編程邏輯器件需要的晶體管門數(shù)就越多。按照目前的制造工藝,可編程邏輯器件的門數(shù)越多,價格也越昂貴。因此,考慮到目標系統(tǒng)的成本,一般采用可編程邏輯器件實現(xiàn)較簡單的控制算法,較簡單的運動控制系統(tǒng)。、以可編程 控制器為的運動控制系統(tǒng)為了滿足世界范圍內(nèi)運動控制系統(tǒng)的需要, 公司推出了它的 系列 控制器。 系列 控制器將一個高性能的 核、大容量的 片上器和的運動控
8、制外設(shè)電路( 通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、串行通口、 控制器模塊等)集成在單上,保持了傳統(tǒng)微處理器可編程、集成度高、靈活性適應(yīng)性好、升級方便等優(yōu)點;同時,其的運算速度、運算精度和處理大量運算數(shù)據(jù)的能力。的 核可提供更高 系列 控制器采用改進的哈佛結(jié)構(gòu),分別用獨立的總 線程序和數(shù)據(jù)空間,配合片內(nèi)的硬件乘法器、指令的流水線操作和優(yōu)化的指令集。 控制器可較好的滿足系統(tǒng)的實時性要求,實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法如 濾波、模糊控制、神經(jīng)元控制等。基于 控制器的電控制系統(tǒng)事實上是一個單片系統(tǒng),因為整個電控制所需要的各種功能都是有 控制器來是實現(xiàn)的。因此,可大幅度的減小目標系統(tǒng)的體積,減少外部元器件的個數(shù),增加系統(tǒng)的可靠性。另外,由于各種功能都可以通過來實現(xiàn),因此,目標系統(tǒng)升級容易、擴展性、可性都很好。同時, 控制器的高性能使最終的系統(tǒng)既可以滿足那些要求較低的系統(tǒng),更可以滿足那些對系統(tǒng)性能和精度要求較高的場合的需求。通過上面各種方法的對比,可以得出以下結(jié)論:()基于 控制器的運動控制系統(tǒng)可以滿足任意場合的需要,將是運動控制系統(tǒng)發(fā)展的方向。()可以采用新型微處理器來實現(xiàn)一些功能復(fù)雜、要求較高的運動控制系統(tǒng),然而,與同樣性能的 控制器相比,這些新型微處理器的價格
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