数字AC伺服驱动器参数整定及其图形化模拟技术的研究

论文摘要

论文从实际应用出发,为解决数字AC伺服驱动系统在使用过程中的动态特性及联动轴的协调性问题,并给合工作实践应用的需要,同时考虑到不同驱动系统在通讯接口及通讯协议方面的差异性,提出了自己的数字AC伺服驱动器参数整定及其图形化模拟技术研究的突破路径,以望能尽可能地发挥驱动系统的优良特性。文章通过对PID控制器的历史与发展过程的回顾,阐述了前人在PID控制器参数整定方面作出的许多努力以及取得的成绩,指出PID调节器在工业应用中的重要作用。详细分析了PID控制参数意义及其对控制过程的不同影响,而且就数字AC伺服驱动器的特点进行了说明,并比较了行业内几种主要的驱动器的技术参数,阐述了其工作原理及控制的关键技术,为课题的实施奠定了扎实的理论基础,并在课题中成功灵活运用了流行的OpenGL技术,直观而又方便地为用户提供使用接口,为课题的完成增色不少。为获取完整的过程数据,采用自上至下的设计方法,从系统整体构架出发,充分考虑了结构的模块化与可扩展性,就如何建立系统结构进行了详尽的分析。系统方案的确定,硬件平台、软件构架等的设计均遵守ISO 9000要求,从硬件设计、软件设计、数据采样及分析、持续改进等几个主要方面分别进行了说明,其中涉及到设计内容、技术指标、功能要求、接口要求、设计说明、数据结构、多CPU间的通讯、数据采集诸多细节,详细阐述了课题实施的整个研究过程及研究方法,最终对采样数据进行分析,从定性和定量的角度出发,指出了与驱动器本身参数配置相一致的部分参数的设置方向与调整范围。通过本课题在此方面的研究,在一定程度上实现了数字AC伺服驱动器与运动有关的参数的半自动调整,避开了驱动器在通讯接口上的差异性问题和通过试切削结果来调整参数的麻烦,具有一定的通用性和方便性,而取得的其它成果请参见“在学期间研究成果”部分。因为目前不同厂家在此方面提供的与动态特性相关的参数差别很大,要通过课题所述的办法,对这些参数进行全面调整,获得更好的动态特性曲线,还有一些工作要做。本人在此课题的研究过程中,主要完成的工作内容如下:1)完成系统总体方案设计;2)提出硬件接口、功能、性能指标要求;3)完成了系统软件的总体设计、主从机数据交换协议的设计、程序设计与编码调试、数据分析等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 项目实用价值
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 项目目标及论文内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 理论基础
• 2.1 数字AC 伺服驱动器
• 2.1.1 数字AC 伺服驱动器的优点
• 2.1.2 PID 控制算法
• 2.2 图形化模拟技术
• 2.2.1 计算机图形学的基本知识
• 2.2.2 OpenGL 的基本知识
• 2.2.3 直线和圆弧的误差分析算法
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统方案设计
• 3.1 方案概述
• 3.2 硬件结构
• 3.3 软件结构
• 3.3.1 系统软件构架
• 3.3.2 智能控制卡内嵌软件设计
• 3.3.3 数据分析及图形模拟软件设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 设计内容
• 4.2 特性参数
• 4.3 接口要求
• 4.4 电气原理
• 4.4.1 结构框图
• 4.4.2 功能说明
• 4.5 设计说明
• 4.5.1 概述
• 4.5.2 存储空间分配
• 4.5.3 控制寄存器
• 4.5.4 中断
• 4.5.5 DSP 芯片引脚使用
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 设计内容
• 5.2 功能要求
• 5.3 原理分析
• 5.4 设计说明
• 5.4.1 概述
• 5.4.2 主要数据结构设计
• 5.4.3 主从机信息交换流程
• 5.5 程序设计
• 5.5.1 主机程序设计
• 5.5.2 从机程序设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 数据采样与分析
• 6.1 数据采样
• 6.1.1 采样周期的合理设置
• 6.1.2 采样数据的缓冲处理
• 6.1.3 采样数据的获取
• 6.2 数据分析
• 6.2.1 数据完整性检测
• 6.2.2 单轴运动测试分析
• 6.2.3 线性联动测试分析
• 6.2.4 圆度测试分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间研究成果