[發明專利]一種精密運動控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410692715.8
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104503302A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 安冬;須穎
• 申請（專利權）人: 天津三英精密儀器有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種精密運動控制系統，包括控制核心模塊、傳感器輸入模塊、高壓驅動輸出模塊、多通道信號采集模塊、執行器模塊、被控制對象以及上位機屏幕顯示模塊；傳感器輸入模塊的輸出端通過多通道數據采集模塊連接到控制核心模塊的輸入端；控制核心模塊的輸出端與高壓驅動輸出模塊的輸入端連接；上位機屏幕顯示模塊與控制核心模塊雙向連接；高壓驅動輸出模塊的輸出端與執行器模塊的輸入端連接；執行器模塊的輸出端連接被控制對象的輸入端且驅動被控制對象；被控對象的輸出端與傳感器輸入模塊的輸入端連接。

2.根據權利要求1所述的精密運動控制系統，其特征在于：所述控制核心模塊中的控制核心為DSP處理器，其是將數據處理模塊、控制模塊和顯示模塊都集成在一塊DSP處理器中，以DSP處理器為核心的多通道信號采集與處理的系統的設計，將所要設計完成的原理圖分成以下幾個功能模塊：以DSP處理器為核心完成數據的采集、數據處理及數據存儲，與主機進行通信的主機接口模塊；為系統提供電源的供電模塊；進行信號采集的模數轉換模塊以及轉換DSP處理器處理過的數據的數模轉換模塊。

3.根據權利要求2所述的精密運動控制系統，其特征在于：所述控制核心模塊中的DSP處理器和上位機屏幕顯示模塊通過USB2.0傳輸協議雙向連接；DSP處理器和多通道信號采集模塊、高壓驅動輸出模塊均通過地址總線和控制總線相連接。

4.根據權利要求2所述的精密運動控制系統，其特征在于：DSP處理器外接一塊SDRAM存儲器，還接入了一塊FLASH存儲器。

5.根據權利要求2所述的精密運動控制系統，其特征在于：所述上位機屏幕顯示模塊傳輸命令給控制核心模塊，控制核心模塊控制被控對象，被控對象將反饋位置信息傳輸給上位機屏幕顯示模塊。

6.一種如權利要求2所述的精密運動控制系統的控制方法，其特征在于：其步驟為：

⑴對所述控制系統上電，上位機屏幕顯示模塊和DSP處理器加載初始化程序，進入初始化階段；

⑵DSP處理器初始化完成后發送初始化成功命令給上位機屏幕顯示模塊，然后進入等待狀態；

⑶上位機屏幕顯示模塊向DSP處理器發送運動指令，DSP處理器接受運動指令后，進入主循環程序；

⑷傳感器輸入模塊將當前x、y、z三個軸向的位置信息通過多通道數據采集模塊傳輸給DSP處理器，DSP處理器運算得出運動速度和方向，并將結果傳輸給上位機屏幕顯示模塊，同時將結果通過數模轉換模塊轉換成模擬信號輸出高壓驅動模塊，驅動高壓驅動模塊的輸出端口；

⑸高壓驅動模塊通過驅動執行器模塊對被控制對象實現微位移；

⑹傳感器輸入模塊將當前位置信息和位移量通過多通道數據采集模塊實時的傳輸給DSP處理器，并在上位機屏幕顯示模塊顯示，等待上位機的操作，執行完畢返回主程序。

7.根據權利要求6所述的所述的精密運動控制系統的控制方法，其特征在于：在所述步驟⑴和步驟⑶中，系統上電后，DSP處理器是通過下載器和上位機屏幕顯示模塊連接，上位機屏幕顯示模塊通過下載器向DSP處理器傳輸信號采集指令，DSP處理器得到信號采集指令，啟動信號采集并將采集到的數據存到預先分配的空間內。

8.根據權利要求7所述的所述的精密運動控制系統的控制方法，其特征在于：步驟⑴中，對系統進行初始化設置時，關閉所有的中斷設置；啟動定時器為電容傳感器提供時鐘脈沖信號，保證電容傳感器正常工作；啟動I²C程序配置D/A轉換器，保證程序處理完成后能及時轉換為模擬信號驅動后面執行器的執行；并開啟EDMA中斷；判斷是否有中斷，有中斷進入中斷服務子程序，完成數據的接收、處理和發送，在配置EDMA時，建立正確的通道鏈接和參數配置后，滿足中斷條件進入中斷開始利用EDMA通道傳輸數據，當一次接收數據完成，將數據存儲在預設的空間內等待分析與處理程序的調用，DSP處理器調用這上述集數據并對數據進行分析、調理、濾波及一系列的算法運算之后，再通過EDMA通道傳輸到McASP發送串行器，通過McASP串行接口發送給數模轉換器PCM3168A進行數模轉換模塊成模擬信號，使之能夠驅動后面執行器件工作。