嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的研究.pdf

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1、数控加工技术现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2012年第3期嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的研究‘陈光黎，钟震宇，张严林，林丽娜，黎伟权(广东省科学院自动化工程研制中心，广州510070)摘要：传统的嵌入式运动控制系统中前瞻控制技术的应用存在实时性差、系统资源开销大，以及整体规划灵活性差的问题。为此，提出了基于Pc加嵌入式系统的运动控制模式，通过Pc图形化编程界面来完成加工路径整体速度规划和路径的加减速控制工作，并将前瞻控制的结果通过通信协议的扩充对每条加工路径起始和终止位置的加减速进行定义，嵌入式运动控制系统仅需按定义的内容来顺序执行每条加工

2、指令，有效地克服了系统中存在的问题。关键词：嵌入式系统；前瞻控制技术；整体速度规划；加减速控制中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1671—3133(2012)03—0025—03Researchonlook-aheadalgorithmforembeddedmotioncontrolsystemChenGuangli，ZhongZhenyu，ZhangYanlin，LinLina，LiWeiquan(AutomationEngineeringR&MCenter，GuangdongAcademyofSciences，Guangzhou510070，China)Abstract：I

3、ntraditionalembeddedmotioncontrolsystem，look—aheadalgorithmishardtoachieveperformancebecauseitwastesRAMandlacksrealtimecapabilitiesandflexibility．ThusputsforwardPCplusembeddedmotioncontrolsystemmode．Itrealizesacceleration／decelerationandfeedrateplanformanufacturalprocessthroughgraphicalprogramming

4、interface．Thentheresultsaddmoretothedefinitionofcommunicationprotocol，thatis，theacceleration／decelerationdefinitionofstatingandendingpointsinmanufacturalprocess．Embeddedmotioncontrolsystemcarriesoutmanufacturinginstructionaccordingtodefinitionsabove，andeffectivelyovercomestheshortagesoftraditional

5、system．Keywords：embeddedsystem；look—aheadalgorithm；feedrateplan；acceleration／decelerationcontrol0引言前瞻控制技术能保证加工速度的最大化，在遇到尖锐拐角和高曲率拐点时，可自动结合加工路径特点及控制系统加减速特性，在允许的误差范围内保证尽量高的加工速度并同时实现速度的平滑变化，能够根据在线要求，将离散的路径实时插值为参数曲线路径，并应用于加工过程，进一步提高加工效率和加工精度¨J。因此，前瞻控制技术的核心内容是加减速控制和整体速度规划。当前数控设备运动控制方式可分为如下四大类。1)计算机(Pc)直

6、接控制模式。Pc通过端口直接发送脉冲信号，经电平转换电路、驱动电路后直接控制电动机。其特点是系统结构简单，但由于PC是多任务系统，存在实时性不好的问题。2)PC加运动控制卡模式。在PC的扩展槽中插入运动控制卡来控制电动机。其特点是系统可直接连接电动机驱动器，通过调用运动控制卡的函数库来控制电动机运行，但成本较高。3)纯嵌人式系统控制模式。由单片机或是由运动控制芯片直接控制电动机。该控制模式需要开发者完全或部分开发运动控制程序，实现难度大，且人机界面不友善。4)PC力II嵌人式系统控制模式。图形化人机交互界面由上位机Pc完成，同时将交互信息按通信协议编译成嵌入式系统可识别的程序后并下载；实时

7、运动控制由下位机完成j这种结构实时性好，成本适中，人机界面友善心J。1相邻路径连接点处的速度算法在加工过程中，相邻线段的连接点处速度通常会发生变化。如果相邻的两条加工路径过短，可能造成在连接点处的速度还没有减速下来，就进入到下一条加工路径，超过连接点的加速度限制，造成过大的冲·广东省科技计划项目(20118010700040)；广东省中国科学院全面战略合作项目(20118090300056)2012年第3期现代制造工程(