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基于DSP+CPLD可重构数控系统的设计【幸福宝8008app隐藏入口免费破解版】

 


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本文摘要:1.前言随着计算机技术的飞速发展,各工业化国家纷纷投入巨资研发现代生产技术,并明确提出了全新的生产模式。

1.前言随着计算机技术的飞速发展,各工业化国家纷纷投入巨资研发现代生产技术,并明确提出了全新的生产模式。其核心思想之一是柔性生产,生产系统需要随着加工条件的变化而动态调整。目前各种单片机发展缓慢,不仅运算速度慢,价格便宜,品种多样,而且用途不同。

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单片机在其芯片上构建了针对不同应用的专用控制电路,满足了不同的市场需求,提高了电路的安全性和稳定性。基于以上分析和论证,本文设计了一种基于DSP+CPLD现场可编程门阵列器件的可重构数控系统。

2.硬件设计运动控制卡是以PC机为主机,以数字信号处理器为核心微处理器的运动控制卡。该卡内置编码器信号采集处理电路、数模输入电路、扩展存储电路和PC-DSP通信电路。PC机通过数字信号处理器-PC机通信模块将处理好的数据传输给运动控制系统。数字信号处理器通过分析光电编码器对系统信号处理电路的处理结果,计算出等效方位的误差值,然后通过软件方位调节器获得方位控制量,并计算出运动速度控制量。

产生的输入信号通过D/A切换给控制器放大器,通过控制伺服电机构成方位闭环控制。系统的结构框图如右图所示。以TI公司的16位定点DSPTMS320LF2407A作为运动控制器的核心处理器,地址解码、时序逻辑和编码器信号处理电路由CPLD完成。

PCI模块芯片用于建立双端口RAM与PC之间的通信。双端口RAM用于存储和缓冲DSP与PC之间的通信数据,SRAM用于存储运动控制器运行时的程序和数据。(1)。

数字信号处理器外部中断模块的处理对于数控机床来说,由于工作行程等各方面不允许,当它达到控制范围时,介绍还包括极限中断和编码器索引信号中断。每个控制轴有两个正负方向的限位电源,产生两个限位信号。共有8个极限信号:LIMA,LIMA-,LIMB-,LIMC-,LIMC-,LIMD-,LIMD-,其中响应为极限,响应为赢极限。这些信号经过CPLD后,由DSP的中断引脚XINT1接收,同时经过光耦合电路终端DSP的I/O口。

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移动到极限电源时,DSP的外部中断信号XINT1不会启动,然后DSP可以根据I/O判断哪个极限电源达到工作范围,从DSP的I/O口分别接收8个极限电源。通过将MCRA(地址:7090h)和mcrb(地址:7092H)设置为零,这些适配器引脚处于输入/输出功能。极限输出信号状态可以从寄存器PADATDIR(地址:7098H)和PBDATDIR(地址3360709ah)对应的数据位加载,对应的数据方向位置零,使这些I/O引脚工作在输出状态。

编码器的INDEX信号处理与上述类似。每个轴可以产生一个索引信号,四个轴有四个索引信号。

这四个信号通过逻辑与门产生一个中断信号,并接收DSP的XINT2和I/O端口,在产生中断时可以被DSP读取。(2)四轴编码器信号处理电路设计四轴编码器信号处理电路是对光电编码器输入的两组相差90o的方波信号进行处理,从而获得连续执行元件的实际方位。

它的输入是16位数字量。对于系统来说,编码器信号处理电路还包括滤波、倍频、计数等几个功能模块。传统的四轴编码器信号处理电路采用分立元件设计,可靠性和抗干扰能力差,适用于CPLD设计。

它具有实时性好、硬件体积小、工作效率低、系统集成度高等优点。与分立元件相比,单芯片分段四轴编码信号处理电路构建在一个芯片上。一方面,单片机中门电路和触发器的参数特性完全一致,脉冲的脉冲周期 另一方面,该电路在单芯片中,抗干扰性能比独立设备中包含的电路有很大提高,增强了系统的灵活性、通用性和可靠性。

本文设计了一个四轴伺服系统,这样有八个通道和四组方波信号,其中A和B相差90,CLR、CLK和WE分别输入清零,系统时钟和输入使能,SEL*为输入自由选择信号,X、Y、Z和A中的一组信号处理结果自由选择为输入信号,在几天内发送到数据总线。理论上,滤波模块的编码盘是一个稳定的方波信号,但实际上往往存在脉动障碍。过滤模块的作用是过滤掉这些脉动障碍物,降低系统误操作的可能性,提高系统的可靠性。下面的VHDL程序对方波信号A和B同时延时四个CLK脉冲,滤除脉冲宽度大于三个CLK脉冲周期的输出信号。

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建模结果如下:倍频计数模块的设计倍频电路的设计是为了减少一个周期内的计数脉冲数,提高测量分辨率。在工程中,光电编码器输入的两个方波信号的下降沿和上升沿经常被用来获得倍频的脉冲信号,使光电编码器的分辨率提高了4倍。

运动方向由光电编码器输入的两个方波信号之差确定,信号A和B输入光电编码器。可以这样写:如图所示,将一个周期内产生的四重计数脉冲输入s和方向判断信号j,通过16位共轭计数就可以构建控制器装置的方位检测,就可以构建方位控制器的控制系统。3.控制算法设计(1)。模型数控机床的最小运动速度、跟踪精度、定位精度等最重要的指标都不同,驱动和方位控制系统的动静态性能也不同。

因此,高性能驱动系统和方位控制系统的研发仍然是研究数控机床的关键技术之一。前几天,数控机床方向控制器的控制仍然广泛应用于经典控制方法中,如比例或比例分数算法。其优点是算法简单,易于构建,但不存在控制参数适应性差、抗干扰能力强等缺陷。为了适应环境制造业坚持高效生产高质量产品和加工更简单形状零件的需要,使用和发展先进的设备控制技术是必然趋势,因为它拒绝大大提高稳态精度、动态调用特性、自适应性和对系统参数变化的抗干扰能力。

遗憾的是,在目前明确提出的众多控制算法中,具有实用价值的技术很少,主要表现为:不被算法计算出的量所允许,不能满足控制的实时拒绝;控制理论在参数设计和稳定性分析方面不完善;控制质量的建模误差容限。本文利用神经网络的自学习功能,设计了一种由单神经元PID和CMAC控制的在线智能方位控制器,并将其应用于数控系统的实时控制,其控制模型结构如下:(2)采用单神经元PID和CMAC相结合的填充控制算法进行建模和构造,完成了方位控制器典型输出斜坡输出的建模实验。图5是方位伺服系统单位斜率输出的输出端加入10%阶跃扰动后两种控制算法的输入图。

通过图形分析可以看出,单神经元PID结合CMAC控制算法比常规的PID控制算法具有更小的跟随误差和更好的抗干扰能力。这在方位控制器控制系统中更为重要。4.结论数控系统平台采用具有强大控制功能的计算型数字信号处理器芯片构建,应用到可编程逻辑器件上,解决了应用时系统不同、逻辑电路变化的问题 该系统是一个开放的系统,使用户能够方便地升级硬件和软件,并在一定时间内跟上数控技术的发展。


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