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数控机床的拥有量和其年产量是一个国家制造能力的重要标志,数控技术的发展促进数控机床的不断发展。然而传统数控系统兼容性差、功能不易扩展等缺点日益显现,数控系统的开放化成为数控技术的主流。模块化、可重构、可扩充的运动控制器是其发展方向,它的性能好坏将直接影响到数控系统的控制精度和速度,运动控制器是数控系统的关键部件之一。 本文详细分析了国内外数控技术的发展历程和研究现状,近年来数字信号处理技术、运动控制器的研究情况和发展趋势,以及DSP芯片的系统构成和功能特点。在此基础上综合各方面情况及现有条件,设计了开放式运动控制器的总体方案,即“DSP+CPLD”的方案,并着重对插补算法实现、构建通用运动控制程序库进行了深入的研究,阐述了其中大部分的技术细节。 为使开放式运动控制器达到最佳的控制速度和精度,选用了TI最新推出的2000平台下的TMS320LF2812 DSP芯片,其具有很高的运算速度和AD转换、PWM接口等丰富的外设资源。详细分析比较了各种典型插补算法的原理和特点,基于DSP事件管理器模块,采用脉冲增量插补方法,设计并实现了直线、圆弧插补控制程序,给出了具体实现方法,并辅以仿真、验证结果。另外,阐述了NURBS曲线定义、算法原理,设计出基于DSP实现NURBS实时插补的合理方法。介绍了符合IEC 61131-3国际标准的PLCopen技术规范,参考其规定,尝试构建运动控制通用程序库。