基于PC的数控系统控制软件与I/O板卡的研究

论文摘要

数控技术是制造自动化的关键基础,是现代制造业的灵魂核心,其水平的高低和装备的拥有量是衡量一个国家工业现代化的重要标志。为了适应现代柔性制造的需要,数控系统的结构正发生着巨大的变化。由于通用化PC的迅速发展,并且在世界范围内得到了普及应用,从而产生了基于PC的数控系统。由于PC具有丰富的硬件和软件资源,这使得PC数控系统具有无可比拟的技术经济优势。而且PC数控系统的硬件平台和软件平台是完全通用的,这使得整个系统具有很好的开放性,移植性和可重构性,为用户添加特殊功能提供了方便。本论文课题基于PC的数控系统控制软件与I/O板卡的研究是PC+I/O型数控系统研发项目的重要组成部分。设计、集成并完善该数控系统的控制软件和I/O板卡功能是本文的研究内容。本文首先对基于PC的开放式数控系统的开放性、结构模式、硬件结构及软件结构等进行了详细地论述,并对软件型CNC系统的总体结构和功能要求等加以改进、完善。在此基础上,开展了如下几个方面的研究:1、在分析了CNC系统的软件结构后,对译码模块、刀具补偿模块、插补模块及速度控制模块等进行详细的分析和设计,并用VC++实现。2、考虑到传统加减速控制算法的不足,采用S型加减速控制的方案,实现速度的柔性平稳控制。3、在研究神经网络原理的基础上,根据数控系统对位置控制精度的要求,考虑到传统的位置控制系统所存在的缺陷和不足的情况下,把神经元网络控制和逆系统控制的方法引入到数控系统的位置控制中来,实现位置的快速控制。4、详细分析了软件型CNC的输入输出功能的要求,设计了与其相关的I/O板卡,实现软件型CNC与机床伺服系统之间的通信,完成对机床的控制。5、根据I/O板卡的结构和功能要求,利用DRIVERSTUDIO驱动开发工具开发了与其配套的驱动程序,使其能在Windows2000下运行,并与软件型CNC控制软件进行通信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 数控技术的发展历史
• 1.2 开放式数控系统
• 1.2.1 开放式数控系统的发展背景和现状
• 1.2.2 开放式数控系统未来发展趋势
• 1.2.3 基于PC 的开放式数控系统结构模型
• 1.3 本论文的研究意义
• 1.4 本论文的研究工作
• 第2章 基于 PC 的数控系统设计规划
• 2.1 数控加工过程概述
• 2.2 系统总体设计方案
• 2.2.1 系统硬件结构
• 2.2.2 系统软件结构
• 2.3 本章小结
• 第3章 软件系统设计
• 3.1 译码程序模块设计
• 3.1.1 译码原理
• 3.1.2 译码程序实现
• 3.2 刀具补偿程序模块设计
• 3.2.1 刀具补偿原理
• 3.2.2 刀具补偿程序实现
• 3.3 速度控制模块设计
• 3.3.1 速度控制原理
• 3.3.2 速度控制程序实现
• 3.4 插补计算模块设计
• 3.4.1 插补原理
• 3.4.2 插补程序实现
• 3.5 控制软件的集成与测试
• 3.6 本章小结
• 第4章 位置控制系统的设计
• 4.1 位置控制概述
• 4.2 转速控制子系统
• 4.2.1 感应电机的数学模型
• 4.2.2 感应电机逆变器系统可逆性的分析
• 4.2.3 感应电机的神经网络逆解耦控制
• 4.3 位置控制子系统
• 4.4 本章小结
• 第5章 运动控制 I/O 板卡的设计
• 5.1 板卡总体方案分析
• 5.2 板卡电路原理设计
• 5.2.1 PCI 总线简介
• 5.2.2 PCI9052 芯片介绍
• 5.2.3 电路的实现
• 5.3 本章小结
• 第6章 板卡驱动程序设计
• 6.1 引言
• 6.2 WDM 驱动程序简介
• 6.2.1 Windows2000 概述
• 6.2.2 WDM 驱动程序的层次模型
• 6.3 WDM 驱动程序的编制
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学习期间发表的学术论文与研究成果