EtherCAT技术在多轴运动控制系统的应用研究

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"基于EtherCAT的多轴运动控制系统的研究与设计" EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一种开放式实时以太网通信协议,由德国的Beckhoff Automation GmbH公司开发。这种通信协议在数据链路层引入了实时调度的软件核心,确保了系统的高效实时性能。EtherCAT的独特之处在于它采用独立的过程数据通道,使得系统具有更高的实时性和效率。其灵活的网络拓扑结构允许简单快捷的系统配置,降低了构建成本,特别适合于需要高精度和快速响应的多轴运动控制系统。 EtherCAT网络的一大优势是其巨大的带宽,能够实现每个数据包与其对应的状态信息的同时传输,这在传统的工业以太网技术中是难以实现的。此外,EtherCAT是一个完全开放的标准,这意味着任何开发者都可以研究并利用该技术开发相关产品,为工业自动化领域的创新提供了广阔的平台。 这篇硕士学位论文的作者金瑶,在导师徐建明的指导下,专注于基于EtherCAT的多轴运动控制系统的研发。论文中可能涵盖了EtherCAT技术在多轴运动控制中的应用,包括如何利用 EtherCAT 实现高精度的同步控制,以及如何设计和优化控制算法以提高系统的动态性能。作者可能还探讨了如何构建和调试 EtherCAT 网络,以及如何解决在实际应用中可能遇到的实时性、稳定性和兼容性问题。 此外,论文可能还涉及到了硬件接口的设计、实时操作系统的选择和集成、以及 EtherCAT 主站和从站设备的通信协议分析。通过实证研究和实验验证,作者可能评估了基于EtherCAT的多轴运动控制系统的性能,并与其他通信协议进行了比较,以证明其在速度、延迟和可靠性方面的优势。 最后,这篇论文的原创性声明和版权使用授权书表明,作者对其研究工作的独创性负责,并同意授权浙江工业大学使用和分发论文的内容,以便于学术交流和知识传播。
2010-05-31 上传
为了满足高性能运动控制系统的开发需要,结合工程上的实际应用,本书介绍了数字信号处理器的发展概况和美国德州仪器(TI)等公司生产的DSP芯片的特点,以及运动控制系统的发展概况,并对现有的系统实现方法作了对比;在此基础上,详细介绍了TI公司生产的TMS320x24x系列DSP控制器的芯片结构、功能外设、指令系统、集成开发环境和系统开发、调节工具等内容;通过对无刷直流电动机控制器、交流伺服电动机控制器等实现方案的设计思路和程序代码的翔实介绍,对利用x24x系列DSP控制器进行系统开发过程中出现的主要问题及其解决办法进行了总结。本书面向工业领域中从事电动机驱动、机器人、控制和电力电子技术的科研及工程技术人员,也可作为高等院校电力电子、自动控制、电气工程等专业的高年级本科生和硕士研究生的教学参考书。 第1章 绪论 1.1 DSP芯片概述 1.2 TI公司的DSP芯片 1.3 其他公司的DSP芯片 1.4 运动控制概述 1.5 几种运动控制系统实现方法的比较 1.6 TMS320x24x系列DSP控制器概述 1.7 小结 第2章 DSP控制器的内核 2.1 x24x系列DSP控制器概述 2.2 中央处理单元 2.3 系统配置和中断服务 2.4 存储器 第3章 DSP控制器的片上外设 3.1 片内锁相环(PLL) 3.2 数字I/O端口 3.3 模拟数字转换器 3.4 串行通信接口 3.5 串行外设接口 3.6 看门狗/实时中断模块 3.7 CAN控制器模块 第4章 事件管理器 4.1 概述 4.2 通用定时 4.3 比较单元 4.4 捕获单元 4.5 正交编码脉冲电路 4.6 事件管理器模块的中断 第5章 x24x系列DSP控制器的指令系统和系统开发工具介绍 5.1 程序地址的产生 5.2 程序跳转和子程序调用的执行 5.3 单指令重复操作 5.4 寻址方式 5.5 汇编语方指令 5.6 软件开发工具 5.7 代码调试工具 第6章 DSP应用系统的设计与开发过程 6.1 DSP控制系统的结构 6.2 基于x24x系列DSP控制器的系统设计与开发 6.3 开发工具的选择 第7章 DSP的简单应用举例 7.1 PID控……