基于單片機系統(tǒng)的脈沖式運動控制器的開發(fā)與研究

1、機械設計與審l造114MachineryDesign&Manufacture第8期2011年8月文章編號：1001—3997(201I)08—0I14—02基于單片機的脈沖式運動控制器的開發(fā)與研究術韓軍常瑞麗(內(nèi)蒙古科技大學機械工程學院，包頭014010)(內(nèi)蒙古科技大學信息工程學院，包頭014010)ResearchanddevelopmentofmotioncontrollerofpulsestypebasedonSCMHANJun

2、CHANGRui—li(MechanicalEngineeringSchoo1UniversityofScienceandTechnologyinnerMongolia，Baotou014010，China)(2InformationEngineeringSchool，UniversityofScienceandTechnologyInnerMongolia，Baotou014010，China)【摘要】運動控制器作為機電一體化的核心，

3、在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，在科技進步的同時，市場需求決定了高性能、低成本的運動控制器將具有廣闊的發(fā)展前景。在分析數(shù)控系統(tǒng)組成的基礎上，以具有DSP功能的16位單片機SPCEO61A作為核心處理器，以松下數(shù)字式交流伺服電機及配套驅動器為控制對象，設計了一款經(jīng)濟實用的脈沖式多軸運動控制器。結合單片機外圍定時計數(shù)器，通過脈沖方式對電機進行控制，可同時對四軸伺服電機或步進電機進行控制。試驗結果表明該系統(tǒng)電路設計合理、結構簡單、運行穩(wěn)定可靠、

4、性價比高，可用于數(shù)控機床、機器人、自動導航小車等領域。關鍵詞：運動控制器；倍頻電路；數(shù)控系統(tǒng)；電機控制【Abstract】Beingacoremachineryandelectronic，motioncontrolleriswidelyusedinindustrialproductionWiththedevelopment0廠scienceandtechnology，motioncontrollerwith慟perfmanceandlo

5、wcostisforeseenwithbrightprospectbecauseofmarketDemandsBasedontheanalysisofNCsystemaneconomicalandpracticalmultiaxismotioncontrollerofpulsestypeisdesignedinwhichSPCE061A，a16bitMCUwithfunctionoDSPshallbeasthecoreCPU，andPa

6、nasonicdistalservomotorsandthematcheddriversshallbeasthecontrolobjectsCombiningperipheraltimersfouraxialsen)omotororstep—permotorcanbecontrolledsimuhaneouslybysendingpulseTheexperimentalresuhhasprovedthatthecircuitsdesig

7、nisreasonable，thestructureissimpleandtheoperationisstableandreliablewithhighcostpeformanceThismotioncontrollercanbeappliedinfieldssuch∞CNCrobotsandautopilottrolleyetcKeywords：Motioncontroller；Frequencydoublingcircuit；Num

8、ericalcontrolsystem；Motorconitrol●●nh、r、1●1n1、舢，t●舢i1中圖分類號：TH16，TP33212文獻標識碼：A————1刖舌在工業(yè)生產(chǎn)中，電機的控制過程一般由運動控制器實現(xiàn)。運動控制器作為執(zhí)行機構的大腦，在整個系統(tǒng)中處于核心地位，其從存儲器中取出或接受輸入設備送來的指令及數(shù)據(jù)，經(jīng)過邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分協(xié)調(diào)工作。用戶只有通過和它的

9、信息交互才能實現(xiàn)插補運算，如直線圓弧插補、刀具補償、故障診斷等功能。同時，運動控制器作為機電一體化的核心，廣泛應用于數(shù)控機床、機器人、醫(yī)療設備等眾多領域。在科技進步的同時，市場需求決定了高性能、低成本的運動控制器將具有廣闊的發(fā)展前景。由單片機組成的運動控制器對電機控制功能強、價格低廉、編程靈活，并且可根據(jù)要求修改程序以實現(xiàn)不同的運動軌跡，因此可用于各種中小型數(shù)控系統(tǒng)及自動導航小車等領域。2控制器的總體設計設計了一款純數(shù)字式運動控制器，總

10、體結構如圖1所示。它32KLASH、2KSRAM、32位可編程多功能I／O端口、14個中斷源和2個外部時鐘源輸入。本運動控制器可通過發(fā)脈沖的方式同時對四臺伺服電機或步進電機進行控制，其中串口通訊電路用于對電機的運行狀況進行監(jiān)控，I／O擴展電路用于伺服使能、電機轉向、報警等信號的輸入輸出；32位的計數(shù)電路對電機反饋回來的信號進行計數(shù)，PROBE接口用于下載凋試程序。串口通訊—1計數(shù)電路／I倍頻鑒向電路卜電PROBE接口CPU＼，rIⅡf下

11、，LFut：hleftlI／O口擴展—譯碼電路圖1系統(tǒng)總體結構3系統(tǒng)硬件電路設計31脈沖發(fā)生電路設計通過外部定時計數(shù)器8254產(chǎn)生脈沖，如圖2所示。以某公司的l6位單片機SPCE061A為核心，SPCE061A內(nèi)置8254的l、3通道作為電機的控制通道，產(chǎn)生用來驅動電機的方★來稿日期：2010一l0—08★基金項目：內(nèi)蒙古科技大學創(chuàng)新基金項目(2009NC029)機械設計與制造l16MachineryDesign&Manufacture

12、第8期2011年8月文章編號：1001—3997(2011)08一Ol1603混合動力變速箱液壓系統(tǒng)設計與動態(tài)仿真倪金鵬韓兵(江蘇大學汽車與交通學院，鎮(zhèn)江212013)(上海華普汽車有限公司，上海201501)DesignanddynamicsimulationofhydraulicsystemoftransmissionforhybridpowerNIJinpeng|HANBing’。(SchoolofAutomobileEngine

13、ering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)(ShanghaiMapleAutomobileCo，Ltd，Shanghai201501，China)【摘要】針對某款混合動力汽車變速箱設計出一個液壓系統(tǒng)。以液壓系統(tǒng)功能要求作為依據(jù)，經(jīng)理論計算得到各個閥體的參數(shù)。根據(jù)液壓系統(tǒng)設計方案原理圖，采用模塊化思想在仿真軟件ITI—SimulationX環(huán)境下建立液壓系統(tǒng)的動態(tài)仿真模型，并對每個閥體元件

14、進行了動態(tài)性能仿真。通過仿真，驗證了理論計算的正確性；同時對液壓系統(tǒng)的供油調(diào)壓和流量控制系統(tǒng)、制動器元件操控系統(tǒng)、冷卻和潤滑系統(tǒng)的壓力和流量進行了動態(tài)分析。研究方法與結果可應用于混合動力汽車變速箱液壓系統(tǒng)的設計。關鍵詞：混合動力汽車變速箱；液壓系統(tǒng)；動態(tài)仿真【Abstract】ecifictothetransmissionstructureQ廠HybridElectricVehicle(HEV)，ahydraulicsys—temWOo

15、3designedInthelightoffunctionalrequirementso／’hydraulicsystemparametersofeachvalvecanbeobtainedthroughtheoreticalcalculationOnthebasisofthedesignscheme，hydraulicsystemmodelcartbesimulatedinthesqftwareSimulationXbyadoptin

16、gmodulardesignideaanddynamicsimulationforeachvalvecomponentwascarriedoutwhichmsuhsconfinthecorrectneoftheoreticalcalculationMean—while，dynamicanalysisinpressureregulatingroilsupplyingofthehydraulicsystemandflowcontrolsys

17、tembrakecontrolsystemwellpressureandflowofcoolantandlubricationsystemhavebeencⅡr—riedoutTheallalysismethodandresuhscanbeappliedtodesignofhydraulicsystemofHEVKeywords：TransmissionofHEV；Hydraulicsystem；Dynamicsimulation中圖分

18、類號：THI6，U4632文獻標識碼：A——jL一1日U舌混合動力和燃料電池在技術上取得了一系列重大突破，是汽車近、中期發(fā)展的重點ll?；旌蟿恿囕v(HEV)按照能量合成方式不同，可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式3種不同的結構方式pI混聯(lián)式一般采用行星齒輪來連接發(fā)動機、電動機和驅動軸，實現(xiàn)無級變速和轉矩分配。發(fā)動機、電動機和發(fā)電機通過行星齒女來稿日期：2010—10—055結論采用具有DSP功能的I6位單片機SPCE061A作為核心處理器

19、，以松下數(shù)字式交流伺服電機及配套驅動器為控制對象，設計了一款經(jīng)濟實用的脈沖式多軸運動控制器，町同時對四個伺服或步進電機進行控制。采用SPCE061A單片機是考慮到它不僅具有較大的存儲容量，更重要的是它的工作頻率可達到50MHz，具有很強的數(shù)據(jù)運算能力，避免_r采用DSP所帶來的較高成本。硬件設計時為了能實現(xiàn)絕對位置計數(shù)，在參考部分市場上成熟計數(shù)器產(chǎn)品的基礎上，設計了32位可逆計數(shù)器及計數(shù)值鎖存控制電路，試驗結果表明，計數(shù)器工作穩(wěn)定可靠，

20、達到了設計目標。只是若改用可編程邏輯器件可大大縮小電路板的體積，進一步完善其輪機構構成的電子無級變速機構一方面可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機、電動機的扭矩來實現(xiàn)傳統(tǒng)無級變速器的功能，另一方面利用蓄電池減輕車輛行駛狀況對發(fā)動機運行工況的影響，使車輛的燃油經(jīng)濟性和排放性能得到大幅度提高141。某款混合動力汽車變速箱采用行星齒輪機構構成的電子無級變速機構。在分析該結構方案的基礎上，設計出一種混合動力汽控制功能，再加上低廉的開發(fā)成本，將使其進一步實用化。參

21、考文獻[1]康華光電子技術基礎[M]北京：高等教育出版社，1998(7)12jKSLowKWLira，MFRahmen，AmicroprocessorbasedfullydigitalACselNodriveMicroprocessorsandMierosystems1997(20)：429—436[3]E曉明l電動機的單片機控制[M]一E京：北京航空航天大學出版社，2003(9)[4]楊金巖，等8051單片機數(shù)據(jù)傳輸擴展技術與應用實例