研究所在全数字式交流伺服运动控制器的研究方面有了新的进展，研制了一种基于PC104脉冲序列 控制器。该运动控制器结合灵活的在系统可编程技术和模块化设计思想，具有高度的开放性和灵活性，系统支持在系统硬件逻辑和功能设计， 运动控制和数字量I/O的PLC控制既可以由上位机实现，也可以由下位机实现。下图是所研制的控制器照片。
控制器主要性能特点如下：
? 采用脉冲序列或开关量数字控制实现运动控制，结构简单可靠；
? 嵌入式运动脉冲处理器器采用可编程的硬件设计，可实现运动脉冲序列对时间的跟踪性能，可实现脉冲序列运动控制的闭环控制和数字增量插补功能。
? 最高脉冲的输出频率可达500kpps(经调制后可4倍频的信号)，若脉冲当量为1um时，工作台运动速度可达120m/min，轮廓控制时若工作台的运动速度为12m/min，控制器每5毫秒的误差不大于1um(1个脉冲当量)。
? 采用硬件位置计数实现位置反馈，计数频率可达10MHz以上。
? 运动驱动系统可实现对交流伺服电机、步进电机、变频器等多种电机的驱动；
1． 脉冲运动控制器构成原理
脉冲运动控制器整体结构，硬件主要由嵌入式CPLD和单片机构成，其核心是由CPLD构建的数字脉 冲处理器、总线控制器、中断控制器、FIFO存储器、内部总线系统以及其它辅助控制器和寄存器。
为验证运动控制器的脉冲输出的规律和速度误差特性，将运动控制卡的输出，直接连接至位置输入端口， 令运动控制器输出的脉冲速度(频率)按5000脉冲/s2线性增加，间隔10个插补周期(50ms)改变一次速度，并记录位置脉冲反馈值。
采用正弦运动跟踪实验测得的结果也证明：当系统时钟为100MHz时，若插补周期为5ms，脉冲输出 最高频率(速度)为200kpps，运动控制器输出脉冲的跟踪误差不大于1个脉冲。
2． 工作台伺服进给系统建模
建立了交流伺服电机驱动工作台系统的数学模型，推导出了基于脉冲控制的三菱交流伺服电机驱动 系统的传递函数，比较交流伺服电机驱动工作台系统的阶跃响应的理论计算值和实验值，验证了交流伺服电机驱动工作台系统模型 的正确性。
基于脉冲控制的三菱交流伺服电机驱动工作台系统的传递函数
3． 交流伺服系统运动控制实验研究
用所开发的脉冲运动控制器，构建了交流脉冲运动控制实验系统，根据所建立的交流伺服驱动工作台 数学模型，设计了前馈控制器，进行了脉冲闭环运动控制实验，实现了工作台的运动轨迹跟踪研究，通过对工作台振动原因的分析 ，证明了工作台激振力是电机和丝杠的不同轴误差造成的运动干涉所致。在此基础上设计了限幅减振器，将由于振动造成 的跟踪误差从55减小到15。有效地实现了运动误差的控制。
(审核编辑: 智汇张瑜)
