基于DSP的智能化机床数控系统的研究

论文摘要

数控机床（NCM）是一种灵活性极强、高效能、自动化的加工机床。随着科学技术水平的不断提高,数控机床的使用越来越普遍,发展数控技术是当前机械制造行业技术改造、技术更新的必由之路。提高机床性能,主要是提高机床的可靠性,这对提高加工产品的质量、效率以及提高企业的经济效益都具有重大的意义。 采用高性能、低价格的数字信号处理（DSP）芯片--如TI公司的7MS320F24x,作为控制内核,它为数控机床的设计提供了更好性能和更低价格的方案。 本文介绍了一台基于DSP芯片的全数字化的机床控制系统的研制开发和解决了一些研制过程中出现的问题。该机床控制系统利用DSP芯片的高运算能力及其专门用于控制领域的丰富的外设,将数控机床的主轴电机、自动回转刀架电机、托板X轴和Z轴电机的四个驱动模块的控制功能,及其外围电路的数字控制功能,都由一块DSP微处理器芯片来完成。这大大地提高了机子的集成度,降低了生产成本价格。同时数字控制还带来抗干扰强、可靠性高、调试方便等优点。 实验结果证明,该控制系统具有良好的工作性能,即可用于普通机床的数控改造,又可用于机床生产厂家配套构成数控机床产品。对该控制系统的研究是有意义的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 智能化数控系统的研究背景
• 1.2 国内外技术现状与发展趋势
• 1.2.1 高速度
• 1.2.2 高精度
• 1.2.3 高可靠性
• 1.2.4 发展动态
• 第二章 数字控制技术
• 2.1 数字控制技术和模拟控制技术
• 2.1.1 数字控制器的模拟化设计
• 2.1.2 数字 PID控制算法
• 2.1.3 采样和计算延时对数字控制系统的影响
• 2.2 数字控制处理器（DSP）
• 第三章 系统的结构
• 3.1 研究的内容与目标
• 3.2 智能化数控系统的硬件结构
• 3.2.1 系统方案
• 3.2.2 工作电源
• 3.2.3 人机界面控制单元
• 3.2.4 运动控制单元
• 3.2.5 电机驱动单元
• 3.2.6 其它控制
• 3.3 系统的软件结构
• 3.3.1 8051单片机的软件结构
• 3.3.2 DSP数字信号处理器的软件结构
• 第四章 运动控制单元
• 4.1 整体叙述
• 4.2 通用定时器
• 4.2.1 通用定时器比较操作
• 4.2.2 通用定时器比较输出脉冲列的形成
• 4.2.3 通用定时器比较输出脉冲列的计数
• 4.3 全比较单元
• 4.3.1 全比较脉冲列的形成和计数
• 4.3.2 全比较 PWM的形成
• 4.4 捕获编码脉冲单元
• 4.5 其它控制单元
• 4.6 机床运动控制程序
• 4.6.1 刀具直线运动控制子程序
• 4.6.2 刀具圆弧运动控制子程序
• 4.6.3 螺纹加工控制子程序
• 第五章 人机界面控制单元
• 5.1 整体结构
• 5.2 键盘控制
• 5.3 LCD显示控制
• 5.3.1 LCD显示内容
• 5.3.2 LCD显示控制的电源
• 第六章 抗干扰设计
• 6.1 概述
• 6.2 产生干扰信号的原因
• 6.3 硬件抗干扰设计
• 6.4 软件抗干扰设计
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 今后改进和努力的方向
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢