论文摘要
为了解决当前PVC软标生产技术落后、效率低、质量不稳定、能耗高、工作环境差等问题,本文提出集注标、烘烤、冷却为一体的PVC软标机控制系统研制方案,并对软标机控制系统进行了设计及实现。PVC软标机控制系统采用“PC机+运动控制卡”开发模式,将计算机应用与运动控制技术有机结合起来,一方面利用计算机的高速度、强大的运算能力和方便的编程环境等特点;另一方面发挥运动控制卡在插补、位置控制等方面的优势,使PVC软标机控制系统有较强的数据处理和运动控制能力,实现高性能、高精度、复杂的控制算法,且控制软件修改方便,简化了系统软件的开发,缩短了应用系统开发周期。本文研究的主要内容是基于运动控制的PVC软标机控制系统硬件设计和软件开发。首先,详细介绍了系统各功能模块的硬件电路设计:包括运动控制卡和I/O卡的选型、输入输出接口电路设计、脉冲调制电路设计、伺服系统功能实现以及一些外围部件的选型。然后,在基于面向对象程序设计的理论指导下,提出了系统的软件架构,在此基础上详细阐述了软件设计的实现过程:通过对PVC软标机控制系统功能需求及多任务的分析,同时结合操作平台上应用软件的结构特点,本文对控制系统的实时任务和非实时任务进行了划分,对系统中多线程技术的使用进行了介绍;根据系统应用程序设计特点,利用Visual C++下的MFC框架设计了本系统的人机交互界面,通过各程序文件之间的相互调用,实现了本控制系统各功能模块的设计。接着,对控制系统的关键算法进行了探讨,主要包括积分分离PID算法、坐标映射算法和插补算法;针对本系统插补所需的精度和系统实时性要求,对数据采用直线插补算法,并通过S曲线加减速实现了系统的插补功能。最后,通过实验平台的搭建,对所设计的控制系统进行了调试。目前,PVC软标机控制系统的基本功能已经实现,能够在样机上稳定运行。所设计人机交互界面友好,便于用户使用和操作,基本实现预期目标。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题研究的背景1.2 PVC 软标机国内外现状及其发展趋势1.2.1 PVC 软标机国内外现状1.2.2 PVC 软标机发展趋势1.3 数控系统及其发展趋势1.4 运动控制系统中的关键技术1.5 本课题研究意义及主要内容1.5.1 本文的研究意义1.5.2 本文主要研究内容第二章 PVC 软标机控制系统总体方案设计2.1 PVC 软标机机械结构简介2.2 PVC 软标机控制系统工作原理2.3 PVC 软标机控制系统设计要求2.4 控制系统总体设计方案2.4.1 方案的比较与确定2.4.2 控制系统的硬件平台架构2.4.3 控制系统软件结构分析2.5 本章小结第三章 PVC 软标机控制系统的硬件设计3.1 软标机控制系统硬件结构3.1.1 控制系统硬件总体设计3.1.2 运动控制卡的选用3.1.3 数字I/O 卡的选用3.2 输入输出接口电路设计3.2.1 接口电路总体设计3.2.2 输出接口驱动电路设计3.2.3 输入接口驱动电路设计3.3 脉冲调制电路设计3.3.1 脉冲调制CPLD 选型3.3.2 电源及晶振电路设计3.3.3 信号采集及脉冲输出电路设计3.3.4 JTAG 接口电路设计3.4 伺服系统的功能实现3.5 控制系统外围部件3.6 本章小结第四章 基于VC++的软标机控制系统软件设计4.1 软标机控制系统总体软件结构4.1.1 系统总体软件层次结构4.1.2 软件平台的选用4.2 软件设计需求分析及模块划分4.2.1 系统多任务需求分析4.2.2 系统软件功能模块划分4.3 软标机控制系统软件设计4.3.1 控制软件总体设计4.3.2 控制系统主界面设计4.3.3 软件MFC 核心类设计4.3.4 控制软件自定义类设计4.4 系统软件设计实现4.5 本章小结第五章 软标机控制系统功能实现及关键算法5.1 软标机控制系统主要功能实现5.1.1 系统主控模块功能实现5.1.2 轨迹编辑模块功能实现5.1.3 插补模块功能实现5.1.4 位置控制模块功能实现5.1.5 通信模块功能实现5.2 积分分离PID 控制算法研究5.2.1 常规PID 控制5.2.2 积分分离PID 控制算法5.3 坐标映射算法设计及实现5.4 软标机运动控制算法分析5.4.1 运动轨迹直线插补算法5.4.2 S 曲线加减速控制算法5.4.3 速度前瞻控制分析5.5 本章小结第六章 软标机测试及运行6.1 实验平台的搭建6.1.1 控制卡设置及安装6.1.2 伺服配线与参数设置6.2 系统测试及运行6.2.1 控制卡的测试6.2.2 系统运行及分析6.3 本章小结第七章 总结与展望7.1 全文总结7.2 研究展望参考文献附录致谢攻读硕士学位期间的学术成果
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