于 線的開放式運(yùn)動(dòng)控制器開發(fā) 要 開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向 ， 目前的開放式數(shù)控系統(tǒng)多以 為基礎(chǔ)，配上各種 開放式 運(yùn)動(dòng)控制器 。 運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用已走出機(jī)械加工行業(yè)，越來越多地應(yīng)用于其它工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備控制，如機(jī)器人控制、電子機(jī)械、木工機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械等諸多行業(yè)。 基于 線的以 為核心處理器的開放式運(yùn)動(dòng)控制器將 的信息處理能力和開放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能力有機(jī)地結(jié)合在一起，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控 制準(zhǔn)確、通用性好等優(yōu)點(diǎn) ，因此發(fā)展迅速 。 今后基于計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線的開放式運(yùn)動(dòng)控制器仍然是市場(chǎng)發(fā)展的主流。 線解決了 線的響應(yīng)速度較慢 的 瓶頸 ， 近幾年， 基于 線 的設(shè)備也 因其 優(yōu)點(diǎn) 而得以 迅速發(fā)展。 針對(duì) 國(guó)內(nèi)外 開放式運(yùn)動(dòng)控制器 存在的 一些缺點(diǎn)， 諸如 國(guó)外產(chǎn)品 價(jià)格太高、 技術(shù)支持相對(duì)較差，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品不支持 線 、存在一些 技術(shù)上的 不足 等 ， 本文 以 片 為處理器， 分別基于 軸開放式運(yùn)動(dòng)控制器 ，并采用 052 和 為 接口芯片構(gòu)建 訊電路， 利用 件 建兩路 號(hào)處理電路并輔助完成譯碼等功能 ，同時(shí)開發(fā)了接口卡負(fù)責(zé)完成控制卡與外部器件的互聯(lián)并進(jìn)行光電隔離和電平轉(zhuǎn)換 。 了完成與上位機(jī)的通訊， 內(nèi)部 還 嵌入了許多 控制 算法，包括 基于前饋補(bǔ)償?shù)?制算法 、 參數(shù)曲線的自適應(yīng) 時(shí)間分割插補(bǔ) 算法、 直線 /圓弧 /補(bǔ)算法等 。同時(shí)， 提供了豐富的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)函 數(shù) 供用戶調(diào)用，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了測(cè)試軟件 。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，具有實(shí)時(shí)性好，跟隨誤差小，加工精確度高等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 開放式運(yùn)動(dòng)控制器； 議 ； 線； 補(bǔ) ； CI he C C of of in of as so SP as C s as of on is CI of SA in SB of at of is is SB CI SB as 052 to is to of EP at , SP ID A of is is as .0 錄 摘要 . I . 1 章 緒論 . 1 放式運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)概述 . 1 放式數(shù)控系統(tǒng) . 1 于 的開放式運(yùn)動(dòng)控制器 . 2 放式運(yùn)動(dòng)控制器研究現(xiàn)狀、不足及發(fā)展趨勢(shì) . 4 動(dòng)控制器的分類 . 4 內(nèi)外開放式運(yùn)動(dòng)控制器的研究現(xiàn)狀 . 5 前基于 運(yùn)動(dòng)控制器存在的不足 . 6 于 開放式運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展趨勢(shì) . 7 題來源及主要研究?jī)?nèi)容 . 8 第 2 章 伺服系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)研究 . 9 動(dòng)系統(tǒng)的控制技術(shù)概述 . 9 服電機(jī)控制原理 . 9 流伺服電機(jī)介紹 . 9 流伺服電機(jī)的控制模式 . 10 服電機(jī)的 節(jié)方案 . 11 數(shù)曲線的時(shí)間分割插補(bǔ)算法 . 14 間分割插補(bǔ)原理 . 14 數(shù)曲線自適應(yīng)插補(bǔ)算法 . 14 補(bǔ)原理 . 17 補(bǔ)介紹 . 17 次 線的數(shù)學(xué)描述 . 17 線插值原理 . 19 章小結(jié) . 21 第 3 章 線規(guī)范與操作 . 22 線 . 22 線的基本概念 . 22 線的特點(diǎn) . 22 部總線信號(hào)定義 . 23 線協(xié)議基礎(chǔ) . 24 線 . 27 優(yōu)點(diǎn) . 27 統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) . 27 據(jù)通訊結(jié)構(gòu) . 29 控制傳輸 與中斷傳輸 . 30 件編程基礎(chǔ) . 33 章小結(jié) . 34 第 4 章 與 訊電路設(shè)計(jì) . 35 動(dòng)控制器硬件電路總體設(shè)計(jì)方案 . 35 片 紹 . 36 線與 訊電 路設(shè)計(jì) . 37 線接口電路實(shí)現(xiàn)方法 . 37 線接口芯片選擇 . 38 052 的主要特點(diǎn) . 38 052 的工作原理 . 39 2配置 . 40 訊電路 . 41 線與 訊電路設(shè)計(jì) . 43 口芯片選擇 . 43 特性 . 43 引腳介紹 . 44 關(guān)寄存器簡(jiǎn)介 . 45 訊電路設(shè)計(jì) . 47 章小結(jié) . 48 第 5 章 運(yùn)動(dòng)控制器硬件電路設(shè)計(jì) . 49 助電路 . 49 試接口電路 . 49 電電路 . 50 鐘電路 . 50 儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 . 51 制電壓轉(zhuǎn)換電路 . 51 理電路 . 52 址譯碼 . 53 交編碼脈沖處理及計(jì)數(shù) . 53 斷邏輯 . 56 口卡電路分析 . 56 分信號(hào)處理電路 . 56 入輸出信號(hào)處理電路 . 57 動(dòng)控制器硬件開放性的實(shí)現(xiàn) . 59 章小結(jié) . 59 第 6 章 運(yùn)動(dòng)控制器軟件開發(fā)及調(diào)試 . 60 制器軟件 開發(fā)概述 . 60 層程序開發(fā) . 60 制器的固件（ 程 . 61 心程序 . 64 備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā) . 69 態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)開發(fā) . 70 態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)及其優(yōu)點(diǎn) . 70 態(tài)鏈接庫(kù)的設(shè)計(jì) . 71 現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器的開放式功能 . 72 試軟件開發(fā) . 73 章小結(jié) . 76 結(jié)論 . 77 參考文獻(xiàn) . 78 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 . 81 致謝 . 82 - 1 - 第 1章 緒論 開放式運(yùn)動(dòng)控制 技術(shù)概述 開放 式 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控 （ 或計(jì)算機(jī)數(shù)控 （ 系統(tǒng)作為制造形狀復(fù)雜 、 高質(zhì)量 、 高精度產(chǎn)品所必備的基礎(chǔ)設(shè)備 ， 已成為當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分 。然而 ， 常規(guī) 統(tǒng)為專用結(jié)構(gòu) 其組成的硬件模塊和軟件結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)是專用的 、 互不兼容的系統(tǒng) ， 各模塊間的交互方式 、 通信機(jī)制也各不相同 ， 這就造成了不同廠家控制系統(tǒng)的相對(duì)獨(dú)立 ， 彼此封閉 。 隨著技術(shù)的進(jìn)步 ， 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇 ， 這種專用體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)越來越暴露出其固有的缺陷 。 一方面 ， 各控制系統(tǒng)間互連能力差 ， 影響了系統(tǒng)的相互集成 ，風(fēng)格不一的操作方式以及專用件的大量使用 ， 不但使用戶培訓(xùn)費(fèi)用增加 ， 還給數(shù)控設(shè)備用戶 （ 統(tǒng)的最終用戶 ） 帶來很多不便 ； 另一方面 ， 系統(tǒng)的封閉性使它的擴(kuò)充和修改極為有限 ， 造成數(shù)控設(shè)備制造商 （ 統(tǒng)中間用戶 ） 對(duì)系統(tǒng)供應(yīng)商的依賴 ， 并難以將自己的專門技術(shù) 、 工藝經(jīng)驗(yàn)集成入控制系統(tǒng)并形成自己的產(chǎn)品特點(diǎn) ， 這將不利于提高主機(jī)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力 。 此外 ， 專用的硬軟件結(jié)構(gòu)也限制了系統(tǒng)本身的持續(xù)開發(fā) ， 使系統(tǒng)的開發(fā)投資大 、 周期長(zhǎng) 、 風(fēng)險(xiǎn)高 、更新?lián)Q代慢 、 不利于數(shù)控產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步 。 總之 ， 數(shù)控系統(tǒng)的這一現(xiàn)狀已不能適應(yīng)當(dāng)今制造業(yè)市場(chǎng)變化與競(jìng)爭(zhēng) ， 也不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)向信息化 、 模塊化和敏捷制造模式發(fā)展的需要 。 開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向 1， 研究 開發(fā) 開放式數(shù)控系統(tǒng)的主要目的是解決變化頻繁的需求與封閉控制系統(tǒng)之間的矛盾 ， 從而建立一個(gè)統(tǒng)一 的可重構(gòu)的系統(tǒng)平臺(tái) ， 增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的柔性 。 通俗地講 ， 開放的目的就是使 制器與當(dāng)今的 類似 ， 使整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)筑于一個(gè)開放的平臺(tái)之上 ， 具有模塊化組織結(jié)構(gòu) ， 允許用戶根據(jù)需要進(jìn)行選配和集成 ， 更改或擴(kuò)展系統(tǒng)的功能 ， 迅速適應(yīng)不同的應(yīng)用需求 ， 而且 ， 組成系統(tǒng)的各功能模塊可以來源于不同的部件供應(yīng)商并相互兼容 。 開放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究始于 1987 年 ， 美國(guó)空 軍 在 美國(guó)政府資助下發(fā)表了著名的 下一代控制器 ） 研究計(jì)劃 ， 提出了開放體系結(jié)構(gòu)控制器的 - 2 - 概念和開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 （ 。自 1996 年開始 ， 美國(guó)幾個(gè)大的科研 機(jī)構(gòu)對(duì) 劃分別發(fā)表了相應(yīng)的研究?jī)?nèi)容 2， 如美國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研究院提出了 增強(qiáng)型機(jī)床控制器 ） ；由美國(guó)通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司提出和研制了 開放式模塊化體系結(jié)構(gòu)控制器 ）， 其目的是用更開放、更加模塊化的控制結(jié)構(gòu)使制造系統(tǒng)更加具有柔性、更加敏捷，該計(jì)劃啟動(dòng)后不久便公布了一個(gè)名為 規(guī)范，并促成了一系列相關(guān)研究項(xiàng)目的運(yùn)行。 開放式數(shù)控系統(tǒng)能夠在多種平臺(tái)上運(yùn)行 ， 可以和其他系統(tǒng)互操作 ， 并能給用戶提供一種統(tǒng)一風(fēng)格的交互方式 。 開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下基本特征 ： 1 可互操作性 。 通過提供 標(biāo)準(zhǔn)化接口 、 通信和交互機(jī)制 ， 使不同功能模塊能以標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口運(yùn)行于系統(tǒng)平臺(tái)之上 ， 并獲得平等的相互操作能力 。 2 可移植性 。 系統(tǒng)的功能軟件與設(shè)備無(wú)關(guān)即應(yīng)用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式 ， 交互模型控制機(jī)理 ， 使構(gòu)成系統(tǒng)的各功能模塊可來源于不同的開發(fā)商 ， 并且通過一致的設(shè)備接口 ， 使各功能模塊能運(yùn)行于不同供應(yīng)商提供的硬件平臺(tái)之上 。 3 檔次皆宜性 。 統(tǒng)的功能 和 規(guī)?？梢造`活設(shè)置 、 方便修改 ， 既可增加硬件或軟件構(gòu)成功能更強(qiáng)的系統(tǒng) ， 也可以裁減其功能以適應(yīng)低端應(yīng)用 。 4 可互補(bǔ)性 。 指構(gòu)成系統(tǒng)的各硬件模塊 、 功能軟件的選用不受單一供應(yīng)商的 控制 ， 可根據(jù)其功能 、 可靠性及性能要求相互替換 ， 而不影響系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)運(yùn)行。 基于 的 開放式運(yùn)動(dòng)控制器 目前的開放式數(shù)控系統(tǒng)多以 為基礎(chǔ)，配上各種 開放式 運(yùn)動(dòng)控制 器 ，如圖 1示 ， 這 是一個(gè)非常典型的開放式數(shù)控系統(tǒng)模型 3。 運(yùn)動(dòng)控制器 驅(qū)動(dòng)器及接口 伺服電機(jī)、編碼器 編碼器反饋 圖 1型的開放式數(shù)控系統(tǒng)模型 C - 3 - 運(yùn)動(dòng)控制器是 通過由 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定運(yùn)動(dòng)軌跡目標(biāo)的裝置，它是數(shù)控系統(tǒng)中的重要部件。由于它具有極大的靈活性 和良好的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能力，從而使許多工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備煥發(fā)出勃勃生機(jī) ，它是廣義上的數(shù)控裝置。數(shù)控技 術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)就是采用運(yùn)動(dòng)控制器的開放式的數(shù)控系統(tǒng)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用已走出機(jī)械加工行業(yè)，越來越多地應(yīng)用于其它工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備控制，如 機(jī)器人控制、 電子機(jī)械、木工機(jī)械、紡織機(jī)械、印刷機(jī)械等諸多行業(yè)。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)е铝思夹g(shù)面貌的迅速改變。工業(yè)控制機(jī)，特別是采用 術(shù)的工業(yè) 的大量涌現(xiàn)，大大的推動(dòng)和促進(jìn)了開放式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展。基于工業(yè) 運(yùn)動(dòng)控制器可以利用 大的軟件環(huán)境和技術(shù)支持，擺脫專用封閉式控制系統(tǒng)的束縛和不便，樹立運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的新概念。 技術(shù)引 入運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，可以從兩方面來考慮其 對(duì)于開放式運(yùn)動(dòng)控制 技術(shù) 發(fā)展所帶來的 作用： 1 軟件方面 ， 利用計(jì)算機(jī)的高效運(yùn)算功能、管理與監(jiān)控能力以及豐富的軟件資源，可以實(shí)現(xiàn)高級(jí)的控制算法、軌跡插補(bǔ)算法以及補(bǔ)償算法，改善運(yùn)動(dòng)控制軟件，提高伺服掃描速度和系統(tǒng)的分辨率，實(shí)現(xiàn)最小的移動(dòng)單位和最大的進(jìn)給速度，便于用微小的程序段連續(xù)以高速度、高精度實(shí)現(xiàn)軌跡形狀復(fù)雜曲線和曲面運(yùn)動(dòng)，使控制單元精細(xì)化 ，利用 其提供的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口，可以方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的移植性和互操作性 。 尤其是在 需要大量軌跡插補(bǔ)運(yùn)算的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中 ，具有 線的計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)由于其豐富的軟件資源而得到越來越廣泛的應(yīng)用。在這類系統(tǒng)中，坐標(biāo)變換、軌跡規(guī)劃、 粗 插補(bǔ)運(yùn)算等由 完成，而多軸伺服電機(jī)的 實(shí)時(shí) 控制由運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)。 2 硬件方面 ， 利用 用平臺(tái)，可以建立開放式的模塊化結(jié)構(gòu)的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，同時(shí)伺服控制器的模塊化 為 直接利用計(jì)算機(jī)做伺服控制算法的研究和實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了方便，也為多軸聯(lián)動(dòng)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)提供了方便，在高性能的硬件支持下，為進(jìn)一步研制開發(fā)更高性能的智能型伺服模板打 下基礎(chǔ)，也為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)運(yùn)行及并入網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 造了條件。 - 4 - 開放式 運(yùn)動(dòng) 控制器研究現(xiàn)狀 、 不足及 發(fā)展趨勢(shì) 運(yùn)動(dòng)控制器 的 分類 目前 ， 運(yùn)動(dòng)控制器生產(chǎn)廠商提供的 運(yùn)動(dòng)控制器 主要包括如下 3 類 4： 1 基于通用微處理器型 。 以 8031、 8088 等通用微處理器為核心器件， 外加存儲(chǔ)器、編碼器信號(hào)處理電路及 D/A 轉(zhuǎn)換電路等組成控制系統(tǒng)。其位置、速度等控制由事先編好固化在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)。此方案 成本相對(duì)較低，但速度較慢 ， 精度不高 ， 采用的元器件較多，可靠性低，體積比較大，而且控制參數(shù)不易更改，軟硬件設(shè)計(jì)工作量大 ， 在一些只需要低速點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制和對(duì)軌跡要求不高的輪廓運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合應(yīng)用。 2 以專用芯 片 （ 作為核心處理器的運(yùn)動(dòng)控制器 。 常用的專用電機(jī)控制芯片有 ， 用一個(gè)芯片即完成速度曲線規(guī)劃、 服控制算法、編碼器信號(hào)的處理等多種功能。一些需要用戶經(jīng)常更改的參數(shù)如電機(jī)位置、速度、加速度、 數(shù)等均在芯片內(nèi)部的 內(nèi)，可由 用指令很方便的修改。但由于數(shù)據(jù)傳輸速度、運(yùn)算速度的限制，復(fù)雜的控制算法和功能很難實(shí)現(xiàn)。 這類控制器對(duì)單軸的點(diǎn)位控制場(chǎng)合是基本滿足要求 ， 但對(duì)于要求多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和高速軌跡插補(bǔ)控制的設(shè)備，這類運(yùn)動(dòng)控制器不能滿足要求。另外 ,由于硬件 資源的限制，這類控制器的圓弧插補(bǔ)算法通常都采用逐點(diǎn)比較法，插補(bǔ)的精度也不高，特別是對(duì)于 如模具雕刻這樣的 需要 大量的小線段連續(xù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，不能使用這類控制器。 3 基于 線的以 為核心處理器的開放式運(yùn)動(dòng)控制器 。 以 作為信息處理平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)控制器以插卡形式嵌入 ，即動(dòng)控制器的模式。這樣將 的信息處理能力和開放式的特點(diǎn)與運(yùn)動(dòng)控制器的運(yùn)動(dòng)軌跡控制能力有機(jī)地結(jié)合在一起，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動(dòng)軌跡控制準(zhǔn)確、通用性好的特點(diǎn)。這類運(yùn)動(dòng)控制器通常都能提供多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng) 控制與復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、實(shí)時(shí)的插補(bǔ)運(yùn)算、誤差補(bǔ)償、伺服濾波算法，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。由于采用 術(shù)來進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，方便運(yùn)動(dòng)控制器供應(yīng)商根據(jù)客戶的特殊工藝要求和技術(shù)要求進(jìn)行個(gè)性化的定制，形成獨(dú)特的產(chǎn)品。 能同時(shí)控制多軸，有的還包含了運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)算法及包含有前饋補(bǔ)償功能的 法，這為多軸的伺服電機(jī)的控制帶來極大的方便。 - 5 - 國(guó)內(nèi)外 開放式 運(yùn)動(dòng)控制器的研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)外，已有多種商品化的開放式運(yùn)動(dòng)控制 器 ，較著名的有 美國(guó)的運(yùn)動(dòng)控制器 ， 國(guó)內(nèi) 最 成熟 的是 深圳 固高 公司的 系列 控制器 。 這些 運(yùn) 動(dòng)控制 器 的 特點(diǎn)是： 1 均 以 為基礎(chǔ)， 具有 線、 部總線通訊功能； 2 控制器 均 可在 臺(tái)下工作，可使用 、 高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程 控制 ； 3 通過采用特殊的中斷方式，一般都具有很好的實(shí)時(shí)性，并具有統(tǒng)的多任務(wù)性； 4 均為多軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，具有直線和圓弧插補(bǔ)功能； 5 均可進(jìn)行位置及速度控制，在啟動(dòng)和停止階段具有加速度控制，使系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征； 6 可對(duì)交、直流伺服電機(jī)及液壓伺服馬達(dá)進(jìn)行控制。 美國(guó) 司推出的 列伺服控制器比較有代表性。 司的 微處理器，主頻 20/30 0/40 微秒 /軸的伺服更新率， 36 位 （ 64 千兆） 位置 計(jì)數(shù) 范圍， 16 位 出分辨率， 10/15碼計(jì)數(shù)率，每秒可處理多達(dá) 500 條程序，可以完成直線或圓弧插補(bǔ)， “ 加速和減速，三次軌跡計(jì)算、樣條 曲線 計(jì)算。利用 大的運(yùn)算功能單卡可實(shí)現(xiàn) l 32 軸多軸實(shí)時(shí)伺服控制。 制器 本身就相當(dāng)于一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。依靠集成在卡上 的程序，它能獨(dú)立完成實(shí)時(shí) 、多任務(wù)控制，而無(wú)需主機(jī)介入。 制 器 配有較強(qiáng)的命令、函數(shù)庫(kù)，用戶可用制造商提供的編程語(yǔ)言（類似 用這些命令和函數(shù)，編程較為方便。另外制造商還提供 函數(shù)庫(kù) 作為開發(fā)工具 ，用戶可用高級(jí)語(yǔ)言調(diào)用自己所需的函數(shù)，完成控制軟件的開發(fā)。 統(tǒng)通過 放數(shù)據(jù)庫(kù)連接）、 標(biāo)連接和嵌入）、 態(tài)數(shù)據(jù)交換）等運(yùn)行專門設(shè)計(jì)的第三方軟件程序。對(duì)于 始設(shè)備制造商）， 司提供 件庫(kù)的C+源代碼許可證，允許整個(gè)系統(tǒng)全部用戶化。 要利用 總線方式與上位機(jī)交換信息 56。 八五期間 ， 我國(guó)廣大科研工作者也成功開發(fā)了兩種數(shù)控平臺(tái)和華中型、藍(lán)天型、航天型、中華型等 4 種基本系統(tǒng)，這些系統(tǒng)采用模塊化、嵌入式的軟硬件結(jié)構(gòu)，其中以華中型較具代表性，它采用工業(yè) 上插接口卡的結(jié)構(gòu) ,運(yùn)行 - 6 - 在 臺(tái)上，具有較好的模塊化、層次化特征，有一定擴(kuò)展性和伸縮性，但從整體來說這些系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)，不是獨(dú)立的開放式運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品。 我國(guó)在 開放式 運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品開發(fā)方面 相對(duì)落后， 1999 年固高科技有限公司在深圳成立，是國(guó)內(nèi)第一家專業(yè)開發(fā)、生產(chǎn)開放式運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品的公司。其后，國(guó)內(nèi)又有其他幾家公司涉足該領(lǐng)域，但實(shí)際上，大多是在國(guó)內(nèi)推廣國(guó)外生產(chǎn)的運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品 ， 真正進(jìn)行自主開發(fā)的公司較少。 固高公司 的運(yùn)動(dòng)控制器 以 字信號(hào)處理器 為核心 ，可以通過 線與 通訊 。 其 動(dòng)控制器最多可以實(shí)現(xiàn) 8 軸的控制，通過 線與 通訊。其主要特點(diǎn)為：可編程伺服采樣周期，最小插補(bǔ)周期為 200 微秒，單軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)最小控制周期為 25 微秒；支持單軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、速度控制、電子齒輪等運(yùn)動(dòng)方式；可編程梯形曲線規(guī)劃和 S 曲線規(guī)劃，在線刷新運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)；所有計(jì)算參數(shù)和軌跡規(guī)劃參數(shù)均為 32 位，具有連續(xù)插補(bǔ)功能；提供 4K 底層循環(huán)程序緩沖區(qū)存儲(chǔ)用戶運(yùn)動(dòng)信息；支持外部輸入中斷、事件中斷（包括位置信息、特殊運(yùn)動(dòng)事件等）以及時(shí)間中斷；具有 例 微分）數(shù)字濾波器，帶速度和加速度前饋，帶積分限值、偏差補(bǔ)償和低通濾波器 ；硬件捕獲原點(diǎn)開關(guān)和編碼器 號(hào)，實(shí)現(xiàn)高精度機(jī)器原點(diǎn)位置鎖存 7。 目前 基于 運(yùn)動(dòng)控制器 存在 的不足 雖然國(guó)外的 運(yùn)動(dòng)控制器 產(chǎn)品在性能方面具有許多優(yōu)勢(shì)，但它們也具有很多不足之處，。以 動(dòng)控制 器 為例 ，其不足 主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1 價(jià)格昂貴 。 一個(gè) 四 軸的 動(dòng)控制 器價(jià)格約為 14 500 元， 加上其它一些輔助設(shè)施 可 達(dá)到 20 000 元 左右； 2 使用不方便。運(yùn)動(dòng)控制器雖然功能強(qiáng)大，但軟硬件復(fù)雜，參數(shù)眾多，學(xué)習(xí)周期特別長(zhǎng)； 3 售后服務(wù)及技術(shù)支持相對(duì)較差。 動(dòng)控制器可以從國(guó)內(nèi)的代理商中購(gòu)買，但是缺乏有控制器底層開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員的技術(shù)支持，控制器出現(xiàn)在實(shí)用過程中故障也無(wú)法及時(shí)得到修復(fù)。 國(guó)內(nèi)的固高運(yùn)動(dòng)控制器在一定程度上解決了 在的不足，例如其四軸控制器 配套接口板的價(jià)格較低，一共 9 000 元左右，能提供良的技術(shù)支持和售后服務(wù)，但是仍存在著一些不足，