基于ARM的舞台轴控制器研究与开发

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:xuxing22223
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在舞台控制领域,由于被控对象数量多,并且大多数被控对象需要由两台电机控制,控制层安装空间狭小等因素,致使传统舞台控制的弊端显露无疑。传统的舞台控制器多采用定速控制方式,控制算法虽然比较简单、易于实现,但实时性与精确性低,很难实现设备执行电机的零速停靠,在很多场合很难达到控制要求。舞台轴控制器是一个比较新的概念,其将计算机控制技术;以太网通讯技术;CAN总线通信技术及电机调速技术融于一身,能够精确的实现舞台机械的定位、调速控制。通过以太网接口,控制器可以容易的接入网络,并通过上位机对控制器发送控制信号实现对变频器的控制。本课题通过电机梯形速度算法规划舞台设备的运行轨迹,根据梯形算法公式推导计算出电机运行的速度值,最终将这些速度值离散化后,依次输出给变频器,实现对吊杆的速度控制,从而达到实时、精确控制舞台机械的目的。本课题以舞台吊杆为被控对象,研究、开发一种针对舞台设备变速控制的轴控制器,该轴控制器采用上位机与下位机相结合的形式。上位机硬件选用工业控制计算机,软件采用VC++6.0开发完成运动状态监测、人机交互界面、运动轨迹动态显示等实时性任务。下位机采用内嵌以太网控制器的Cortex-M3内核ARM处理器芯片STM32F107VCT6,并以STM32F107VCT6为核心处理单元设计CAN总线通信电路;编码器反馈电路以及以太网接口电路等硬件电路。软件采用易移植、代码开发容易的C语言,下位机软件主要完成舞台设备执行电机梯形速度曲线规划算法;工业以太网、CAN总线、I2C通讯驱动;编码器信号的高速处理等任务。此外,在本论文中,着重讲述了系统模块间以太网络通信的实现过程,包括传送数据的封装过程。比较详细的介绍了CANopen协议的设计过程和梯形速度曲线算法的规划过程。论文最后对系统在研究和设计过程中所做的工作进行了总结,并提出了需要进一步完善和改进的地方。
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