运动控制系统应用

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第1章  绪 论
1.1  背景
 运动控制系统－－通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。工业生产和科学技术的发展对运动控制系统提出了日益复杂的要求，同时也为研制和生产各类新型的控制装置提供了可能。
 C语言是一种计算机程序设计语言。它既有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言，编写工作系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛。
 Visual C++开发环境是一个基于Windows 操作系统的可视化、面向对象的集成开发环境(Integrated Development Environment，IDE）。在该环境下用户可以开发有关C和C++的各种应用程序，应用程序包括建立、编辑、浏览、保存、编译、链接和调试等操作，这些操作都可以通过单击菜单选项或工具栏按钮来完成，使用方便、快捷。它还提供了项目工作区(WorkSpace)、应用程序向导(AppWizard）、类操作向导(ClassWizard）和WizardBar等实编程工具。
1.2  意义
 在自动控制领域，基于PC和运动控制卡的交流伺服系统正演绎着一场工业自动化的革命。目前，常用的多轴控制系统主要分为三大块：基于PLC的多轴定位控制系统，基于PC2based的多轴控制系统和基于总线的多轴控制系统。由于如下原因： PC机在各种工业现场的广泛应用； 先进控制理论和DSP技术实现手段的并行发展；各种工业设备的研制和改造中急需一个运动控制模块的硬件平台，以及为了满足新型数控系统的标准化，柔性化，开放性等要求，使得基于PC和运动控制卡的伺服系统备受青睐。主要是利用VC ++ 6.0提供的MFC应用程序开发平台探索由固高科技生产的固高GE系列板卡的运动控制系统的软件开发。
 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号， 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度。基于其位置误差无积累，便于开环控制等优点，在数字控制系统中应用广泛。步进电机的控制方式有：单片机系统控制、PLC 控制、专用控制系统控制和运动控制卡控制。单片机系统成本低，但开发难度大, 周期长，适用于大批量产品。PLC控制适用于运动过程简单，运动轨迹固定的设备。专用控制系统用于专业行业或专用设备，如数控车床,数控铣床。而运动控制卡控制依托计算机的强大功能，具有较强的柔性，可用于运动过程和运动轨迹较复杂的设备。
1.3  总结
 在现有的运动控制卡当中固高GE系列运动控制卡采用高性能DSP和FPGA 技术。可控制2~4个伺服/步进轴，实现2～4轴联动的连续轨迹插补运动，插补速度稳定，拥有PID（比例-积分-微分）数字滤波器，带速度和加速度前馈，带积分限值、偏差补偿和低通滤波器。
 本课题属于运动控制系统的设计，涉及C语言，智能控制。这个工程是对自动化所学专业的综合应用。