[發(fā)明專利]一種基于STM32的嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010401137.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN111506021A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱文亮;王素紅;何駿;尹飛;許強(qiáng);封其鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 連云港宏翔東方智能技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/414
• 分類號(hào): G05B19/414
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發(fā)明公開一種基于STM32的嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，涉及多軸控制技術(shù)領(lǐng)域，其中控制系統(tǒng)包括主控單元、從控單元、D/A轉(zhuǎn)換單元或模擬信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換單元或數(shù)字信號(hào)調(diào)理電路、CAN通信模塊和I/O控制單元。其中：所述主控單元通過所述CAN總線或者USB串行總線與所述從控單元連接。本發(fā)明利用STM32+多單片機(jī)組合的多維體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)用集中控制及分層處理的結(jié)構(gòu)思想，充分利用STM32系列的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力及其具有移植嵌入式系統(tǒng)的特性，并結(jié)合先進(jìn)控制策略實(shí)現(xiàn)多軸伺服電機(jī)高精度實(shí)時(shí)控制，運(yùn)動(dòng)控制器分為主控單元和從控單元。本發(fā)明的控制器可實(shí)現(xiàn)高于130軸電機(jī)控制，單軸控制周期達(dá)100μs，本發(fā)明能夠至少實(shí)現(xiàn)4軸插補(bǔ)運(yùn)算和控制或板間至少8軸插補(bǔ)運(yùn)算和控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明多軸控制技術(shù)領(lǐng)域，且更具體地涉及一種基于STM32的嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)得到了快速的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中廣泛應(yīng)用，并承擔(dān)著復(fù)雜的任務(wù)。雖然運(yùn)動(dòng)控制的發(fā)展并不是很久，但是隨著制造業(yè)對(duì)加工速度和精度要求的不斷提高，運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的市場(chǎng)需求就會(huì)快速的增長，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)也隨之得到了極為迅速的發(fā)展，產(chǎn)品種類和應(yīng)用范圍也會(huì)不斷的擴(kuò)大。特別是電子自動(dòng)化等高科技術(shù)的發(fā)展，給運(yùn)動(dòng)控制提供了更大的發(fā)展空間和更加廣闊的市場(chǎng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，多采用微處理器或是DSP技術(shù)來完成，雖然這類產(chǎn)品的功能比較完善，但是要求開發(fā)者有較高的技能，且價(jià)格比較高。現(xiàn)有技術(shù)中也多采用DSP或FPGA為控制核心的數(shù)控系統(tǒng)，雖具有較高的實(shí)時(shí)性，但控制軸數(shù)目少、擴(kuò)展性差、成本高，且難以實(shí)現(xiàn)多軸插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)，因此，現(xiàn)有技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)對(duì)高精度實(shí)時(shí)多軸伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足本發(fā)明公開了一種基于STM32的嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，利用STM32+多單片機(jī)的多維體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)用集中控制及分層處理的結(jié)構(gòu)思想，充分利用STM32系列的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力及其具有移植嵌入式系統(tǒng)的特性，并結(jié)合先進(jìn)控制策略實(shí)現(xiàn)多軸伺服電機(jī)高精度實(shí)時(shí)控制，運(yùn)動(dòng)控制器分為主控單元和從控單元。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于STM32的嵌入式多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括：

主控單元；其包含微處理器，所述微處理器為STM32F103VE芯片，所述STM32F103VE芯片至少連接有通信模塊、存儲(chǔ)模塊、計(jì)算模塊、人機(jī)交互單元、電源、CAN控制器和USB串行總線；其中所述電源電路主要由LM 2596和LM 117組成，輸出電壓為5V和3.3V，所述存儲(chǔ)模塊至少包括SDRAM存儲(chǔ)器和Flash存儲(chǔ)器，其中所述SDRAM存儲(chǔ)器采用2片HY57561620 SDRAM芯片，存儲(chǔ)容量大于等于64兆位，所述Flash存儲(chǔ)器采用K9F1208 Flash芯片，存儲(chǔ)容量大于64兆位；所述計(jì)算模塊為插補(bǔ)計(jì)算單元；所述人機(jī)交互單元設(shè)置有與外界進(jìn)行信息交換的數(shù)據(jù)接口；

從控單元；其至少包含5片單片機(jī)，通過所述單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)板內(nèi)至少4軸插補(bǔ)運(yùn)算和控制或板間至少8軸插補(bǔ)運(yùn)算和控制；主從單片機(jī)分別采用以M icrochip公司和Atmel公司的單片機(jī)，并且所述主從單片機(jī)采用CAN總線通信，通信速率大于等于1Mbps；

D/A轉(zhuǎn)換單元或模擬信號(hào)調(diào)理電路；其中所述D/A轉(zhuǎn)換單元內(nèi)至少包含DAC7311轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換芯片，所述基準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換芯片設(shè)置有SPI串行線口，用的外部基準(zhǔn)源為AD421，并且所述DAC7311轉(zhuǎn)換器還連接有運(yùn)算放大器OP727；其中所述模擬信號(hào)調(diào)理電路包括LM324差分運(yùn)算放大器電路和OP07運(yùn)算放大器，所述LM324差分運(yùn)算放大器電路的輸出端與所述OP07運(yùn)算放大器的輸入端連接，并且所述LM324差分運(yùn)算放大器電路至少為2級(jí)運(yùn)算放大電路；