基于ARM和CPLD的直线电机运动控制器的设计-机械电子工程专业论文.docx

ClassifiedIndex::621DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringDESIGNOFMOTIONCONTROLLERBASEDONARMANDCPLDCandidate:CuiYongchangSupervisor::SeniorEngineerZhangWeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechatronicsEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘 要面向芯片封装的运动系统,由于芯片尺寸越来越小,机械系统的行程越来越短,对系统的响应速度、精度都提出了更高要求。由此对运动控制器的设计要求也越来越高,高速度、高精度已经成为运动控制器设计考虑的非常重要的因素。本文以面向芯片封装的一类直线伺服系统—直线电机驱动的X-Y运动平台为研究对象,针对整个运动平台设计了一款直线电机运动控制器。设计内容主要包括四部分内容。(1)直线电机平台的建模分析。对电机的动力学模型进行了构建,为电机控制器的设计提供了基础。(2)主控平台的设计。由一片LPC2378作为主控芯片,完成速度规划,PID算法的实现以及PWM脉冲的发送,由CPLD作为执行芯片完成光栅尺信号的采集。(3)软件平台的搭建。移植了μc/,通讯协议栈,并完成了底层网卡的驱动程序的编写。(4)系统的软件。PC部分,为方便以后系统集成,PC与ARM的网络通讯接口以dll方式提供;ARM部分,完成了实时规划函数设计,为PC提供了调用接口、实现了专家PID算法、设计了与CPLD通讯接口;CPLD部分,完成了光栅尺信号采集模块的设计。最后通过实验验证了通讯系统的实时性,PID算法的有效性和S型加减速和双轴联动的正确性。关键词:运动控制器,ARM,CPLD,μc/,LwIPAbstractForthemotioncontrolsystemforICpckaging,essmallerandsmaller,andthemotiondistaceofthemechanicalsystemshorterandshorter,,itmakesahigherdemandforthedesignofthemotioncontroller,ashighspeed,,anX-Ytabledrivenbylinearmotors,,,,whichplaystheroleascalcullatethevelocityprofile,,,.MACdriverhasalsobeenmadeinthedissertation.,,thedesig