研究所在全數(shù)字式交流伺服運(yùn)動(dòng)控制器的研究方面有了新的進(jìn)展，研制了一種基于PC104脈沖序列 控制器。該運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)合靈活的在系統(tǒng)可編程技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)思想，具有高度的開(kāi)放性和靈活性，系統(tǒng)支持在系統(tǒng)硬件邏輯和功能設(shè)計(jì)， 運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)字量I/O的PLC控制既可以由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，也可以由下位機(jī)實(shí)現(xiàn)。下圖是所研制的控制器照片。

　　控制器主要性能特點(diǎn)如下：

　　? 采用脈沖序列或開(kāi)關(guān)量數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠；

　　? 嵌入式運(yùn)動(dòng)脈沖處理器器采用可編程的硬件設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)脈沖序列對(duì)時(shí)間的跟蹤性能，可實(shí)現(xiàn)脈沖序列運(yùn)動(dòng)控制的閉環(huán)控制和數(shù)字增量插補(bǔ)功能。

　　? 最高脈沖的輸出頻率可達(dá)500kpps(經(jīng)調(diào)制后可4倍頻的信號(hào))，若脈沖當(dāng)量為1um時(shí)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)120m/min，輪廓控制時(shí)若工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為12m/min，控制器每5毫秒的誤差不大于1um(1個(gè)脈沖當(dāng)量)。

　　? 采用硬件位置計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)位置反饋，計(jì)數(shù)頻率可達(dá)10MHz以上。

　　? 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、變頻器等多種電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；

　　1． 脈沖運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成原理

　　脈沖運(yùn)動(dòng)控制器整體結(jié)構(gòu)，硬件主要由嵌入式CPLD和單片機(jī)構(gòu)成，其核心是由CPLD構(gòu)建的數(shù)字脈 沖處理器、總線控制器、中斷控制器、FIFO存儲(chǔ)器、內(nèi)部總線系統(tǒng)以及其它輔助控制器和寄存器。

　為驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)控制器的脈沖輸出的規(guī)律和速度誤差特性，將運(yùn)動(dòng)控制卡的輸出，直接連接至位置輸入端口， 令運(yùn)動(dòng)控制器輸出的脈沖速度(頻率)按5000脈沖/s2線性增加，間隔10個(gè)插補(bǔ)周期(50ms)改變一次速度，并記錄位置脈沖反饋值。

　　采用正弦運(yùn)動(dòng)跟蹤實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果也證明：當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘為100MHz時(shí)，若插補(bǔ)周期為5ms，脈沖輸出 最高頻率(速度)為200kpps，運(yùn)動(dòng)控制器輸出脈沖的跟蹤誤差不大于1個(gè)脈沖。

　　2． 工作臺(tái)伺服進(jìn)給系統(tǒng)建模

　　建立了交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出了基于脈沖控制的三菱交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，比較交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的理論計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值，驗(yàn)證了交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)模型 的正確性。

　　基于脈沖控制的三菱交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

　3． 交流伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)研究

　　用所開(kāi)發(fā)的脈沖運(yùn)動(dòng)控制器，構(gòu)建了交流脈沖運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)所建立的交流伺服驅(qū)動(dòng)工作臺(tái) 數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了前饋控制器，進(jìn)行了脈沖閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤研究，通過(guò)對(duì)工作臺(tái)振動(dòng)原因的分析 ，證明了工作臺(tái)激振力是電機(jī)和絲杠的不同軸誤差造成的運(yùn)動(dòng)干涉所致。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了限幅減振器，將由于振動(dòng)造成 的跟蹤誤差從55減小到15。有效地實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)誤差的控制。