研究所在全數(shù)字式交流伺服運動控制器的研究方面有了新的進展，研制了一種基于PC104脈沖序列 控制器。該運動控制器結合靈活的在系統(tǒng)可編程技術和模塊化設計思想，具有高度的開放性和靈活性，系統(tǒng)支持在系統(tǒng)硬件邏輯和功能設計， 運動控制和數(shù)字量I/O的PLC控制既可以由上位機實現(xiàn)，也可以由下位機實現(xiàn)。下圖是所研制的控制器照片。

　　控制器主要性能特點如下：

　　? 采用脈沖序列或開關量數(shù)字控制實現(xiàn)運動控制，結構簡單可靠；

　　? 嵌入式運動脈沖處理器器采用可編程的硬件設計，可實現(xiàn)運動脈沖序列對時間的跟蹤性能，可實現(xiàn)脈沖序列運動控制的閉環(huán)控制和數(shù)字增量插補功能。

　　? 最高脈沖的輸出頻率可達500kpps(經(jīng)調(diào)制后可4倍頻的信號)，若脈沖當量為1um時，工作臺運動速度可達120m/min，輪廓控制時若工作臺的運動速度為12m/min，控制器每5毫秒的誤差不大于1um(1個脈沖當量)。

　　? 采用硬件位置計數(shù)實現(xiàn)位置反饋，計數(shù)頻率可達10MHz以上。

　　? 運動驅(qū)動系統(tǒng)可實現(xiàn)對交流伺服電機、步進電機、變頻器等多種電機的驅(qū)動；

　　1． 脈沖運動控制器構成原理

　　脈沖運動控制器整體結構，硬件主要由嵌入式CPLD和單片機構成，其核心是由CPLD構建的數(shù)字脈 沖處理器、總線控制器、中斷控制器、FIFO存儲器、內(nèi)部總線系統(tǒng)以及其它輔助控制器和寄存器。

　為驗證運動控制器的脈沖輸出的規(guī)律和速度誤差特性，將運動控制卡的輸出，直接連接至位置輸入端口， 令運動控制器輸出的脈沖速度(頻率)按5000脈沖/s2線性增加，間隔10個插補周期(50ms)改變一次速度，并記錄位置脈沖反饋值。

　　采用正弦運動跟蹤實驗測得的結果也證明：當系統(tǒng)時鐘為100MHz時，若插補周期為5ms，脈沖輸出 最高頻率(速度)為200kpps，運動控制器輸出脈沖的跟蹤誤差不大于1個脈沖。

　　2． 工作臺伺服進給系統(tǒng)建模

　　建立了交流伺服電機驅(qū)動工作臺系統(tǒng)的數(shù)學模型，推導出了基于脈沖控制的三菱交流伺服電機驅(qū)動 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，比較交流伺服電機驅(qū)動工作臺系統(tǒng)的階躍響應的理論計算值和實驗值，驗證了交流伺服電機驅(qū)動工作臺系統(tǒng)模型 的正確性。

　　基于脈沖控制的三菱交流伺服電機驅(qū)動工作臺系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

　3． 交流伺服系統(tǒng)運動控制實驗研究

　　用所開發(fā)的脈沖運動控制器，構建了交流脈沖運動控制實驗系統(tǒng)，根據(jù)所建立的交流伺服驅(qū)動工作臺 數(shù)學模型，設計了前饋控制器，進行了脈沖閉環(huán)運動控制實驗，實現(xiàn)了工作臺的運動軌跡跟蹤研究，通過對工作臺振動原因的分析 ，證明了工作臺激振力是電機和絲杠的不同軸誤差造成的運動干涉所致。在此基礎上設計了限幅減振器，將由于振動造成 的跟蹤誤差從55減小到15。有效地實現(xiàn)了運動誤差的控制。