东北大学硕士学位论文：多轴控制系统的精密设计与关键技术

本篇硕士学位论文深入探讨了多轴控制系统的理论与实践应用，作者孙一兰在机械电子工程专业背景下，针对东北大学的硕士研究生研究项目——"系统仿真与分析"展开讨论。论文的核心内容涵盖了多个关键环节的设计与分析： 1. 零阶保持器环节（D/A转换器）：这是数字到模拟信号转换的重要步骤，用于将数字控制器产生的信号转换为连续控制所需的模拟信号。通过离散化设计，零阶保持器可近似为一阶环节，其传递函数G3(s)由采样周期T决定。 2. D/A转换环节：采用C8051F02X单片机中的12位D/A转换器，输出控制电压基于参考电压Uref（设为10V）和控制器计算的控制值D。转换器的传递函数G(s)表示为一个比例环节，具有较高的精度。 3. PWM驱动器环节：这个环节利用脉宽调制技术来控制电机，根据控制电压调整电机的电枢电压。其传递函数G(s)近似为一个延迟环节，反映了PWM电路的时间特性。 4. 伺服电动机环节：系统选择它励直流电动机作为执行元件，其数学模型简化后忽略了转子线圈电感，这在多轴控制系统的动态建模中至关重要。 论文的重点在于多轴控制系统的整体设计，包括硬件（上位机与C8051F02X下位机）和软件（基于VC++和Keil C编写的控制程序与仿真模型）。控制系统的结构被划分为管理规划级、协调级和执行级，分别负责监控、数据传输、运动协调和具体执行功能。 此外，研究内容还包括了关键算法和方法的应用，如S型曲线速度规划、三次样条曲线插补以及改进的PID伺服算法。通信方法也是讨论的重点，特别是多机通讯，这确保了系统的灵活性和扩展性。人机界面的开发使得控制系统易于操作，提升了用户体验。 论文的关键词聚焦于控制系统的关键技术，如轨迹规划、插补、伺服控制、PID算法以及C8051系列微控制器的应用。这些内容不仅展示了作者对多轴控制系统的深入理解，也突显了其在工业自动化领域的实际价值。总体来说，这篇论文不仅阐述了理论原理，而且提供了实际应用的案例，对于从事类似研究或寻求多轴控制系统设计的工程师和技术人员具有很高的参考价值。