博碩士論文 91323115 詳細資訊




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姓名 彭昱傑(Yu-Ja Peng)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 分散式數值控制雕刻機
(Distributed Numerical Control Engraving Machine)
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摘要(中) 本文針對分散式運動控制系統發展了一套同步運動的機制與路徑分散運算的方式,使得分散式系統能夠克服各模組因硬體時脈不同而產生的不同步運動情形,並且能夠將路徑的計算由主控端PC分散到各子模組進行運算以減少通訊所需的頻寬。
目前的系統已經能夠經由自我的方式測試達到初步的同步效果,並且能夠與市面上馬達驅動器互相配合,實際的應用於三軸雕刻機進行簡單的加工作業。
關鍵字(中) ★ 分散式
★ 雕刻機
★ 控制
關鍵字(英) ★ Engraving Machine
★ Control
★ Distributed
論文目次 論文摘要 I
致謝 II
目錄 III
圖目錄 VIII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.1.1運動控制 1
1.1.1.1何謂運動控制 1
1.1.1.2運動控制的應用 2
1.1.2何謂多軸運動控制 2
1.1.2.1集中式多軸運動控制 2
1.1.2.1.1集中式多軸運動控制系統的沿革 3
1.1.2.2分散式多軸運動控制系統 4
1.2 本研究之貢獻: 6
1.3 本論文組織架構: 8
第二章 分散式運動系統同步機制 10
2.1同步的重要性 10
2.2同步的作法 11
2.2.1同步的一般作法 11
2.2.1.1使用附加的時脈訊號線 11
2.2.1.2使用其他具同步功能之通訊網路 11
2.2.2我們的作法 11
2.2.2.1訊息交換介紹 12
2.2.2.1.1訊息交換的目的 12
2.2.2.1.2訊息交換的方式 12
2.2.2.1.3使用訊息的優缺點 12
2.3同步目標 13
2.4 我們所提出的同步機制包括那幾部份: 13
2.4.1運動控制之工作時脈的頻率同步(變週期修正) 13
2.4.2運動控制之工作時脈的相位同步(定時修正相位) 13
2.4.3原因說明 14
2.5同步使用的硬體介紹 16
2.5.1同步模組動作說明: 16
2.5.2馬達命令產生模組動作說明: 18
2.6軟體演算法實現詳述 18
2.6.1本演算法使用環境 18
2.6.2頻率同步作法(變週期修正週期) 19
2.6.2.1初始化 19
2.6.2.2運轉中 20
2.6.2.2.1相位誤差仍遲續累積的原因說明 20
2.6.3相位同步作法(定時修正相位) 21
2.6.3.1找出最慢的軸看齊 21
2.6.3.2定時進行相位同步校正 23
第三章 分散式運動路徑規劃指令設計與實作 25
3.1目的 25
3.2分散式運動之單軸加減速規劃 25
3.3運動路徑分散運算方式說明 26
3.4支援的命令 30
3.4.1系統命令 30
3.4.1.1系統的初始化設定與參數設定 30
3.4.1.2 同步機制的建立 30
3.4.2 分散式運動控制指令 31
3.4.2.1 單軸獨立運動模式 31
3.4.2.2 速度控制模式 32
3.4.2.3 Linear Interpolation Mode:Linear Interpolation 32
3.4.2.4 Vector Mode:Linear and Circular Interpolation Motion 33
第四章 分散式運動控制系統架構說明 35
4.1系統整體架構簡介 35
4.2介紹系統硬體組成部份與功能 36
4.2.1系統硬體組成部份 36
4.2.1.1通訊網路架構介紹 36
4.2.1.1.1常見通訊網路架構之優缺點 37
4.2.1.1.2本文所採用之通訊網路 38
4.2.1.1.3介紹我們的通訊協定 38
4.2.1.2主控端Master(PC) 41
4.2.1.3 Slave控制器部份 41
4.2.2介紹Master(PC)與Slave(各軸控制器)的主要工作內容。 42
4.2.2.1 Master所負責事務 42
4.2.2.1.1提供人機介面 42
4.2.2.1.2將工作分解並發送至各軸控制器 42
4.2.2.1.3協調並促使各軸達到同步的機制 42
4.2.2.2 Slave所負責事務 42
4.2.2.2.1處理由主控端發送的命令 42
4.2.2.2.2負責計算與發送伺服馬達驅動器所需的控制命令(Pulse Command),並維持其同步。 42
第五章 機構硬體設計 44
5.1硬體機台架構說明 44
5.2說明自行設計之機構各部闗係 45
5.2.1馬達的連接件 45
5.2.2機構各部闗係 47
第六章 系統軔體設計 49
6.1 Master PC端軔體 49
6.1.1使用者介面 49
6.1.1.1系統初始化分頁 49
6.1.1.2執行運動規劃程式分頁 51
6.1.2軔體流程說明 53
6.1.1.1軔體組織架構 53
6.1.1.2系統初始化流程 53
6.1.1.3路徑規劃程式預處理流程 54
6.1.1.4路徑規劃程式執行動作流程 55
6.2 Slave DSP軔體 57
6.2.1.1軔體組織架構 57
6.2.1.2軔體動作流程 57
6.3 Slave FPGA軔體 58
6.3.1軔體整體架構說明 58
6.3.1.1同步模組 60
6.3.1.2產生Pulse/Dir輸出模組 61
6.3.1.3 Encoder訊號輸入處理模組 63
6.3.1.4 Pulse/Dir訊號輸入處理模組 64
第七章 實驗數據與討論 65
7.1實驗平台設置 66
7.2通訊測試 67
7.3實驗數據 68
7.3.1同步與非同步對誤差之體驗 68
7.3.2相位校正週期對誤差之影響 71
7.3.3同步與非同步對誤差之影響 76
7.3.4錯誤實驗結果體驗 93
7.3.4.1雜訊的影響 93
7.3.4.2通訊上的錯誤 95
7.3.5實際的機台運作成品 95
第八章 結論 100
參考資料 101
附錄 102
參考文獻 [1]邱威凱(民92), 分散式馬達同步控制, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文,未出版,台灣桃園。
[2]Analog Devices,ADSP-2100 Family User’s Mannual,Analog Devices,1995
[3]Analog Devices,VisualDSP++ 2.0 C Compiler and Library Manual for ADSP-218x DSPs,Analog Devices
[4] Analog Devices,Engineer To Engineer Note EE-60,Simulating an RS-232 UART using the Synchronous Serial Ports on the ADSP-21xx Family DSPs
[5]Jacob Tal,Motion Control BY Microprocessors,Gail Motion Control Inc,1993
[6]Jacob Tal,Step-By-Step Design Of Motion Control Systems,Gail Motion Control Inc,1994
[7]Jacob Tal,Motion Control Applications,Gail Motion Control Inc,1989
指導教授 江士標(Shyh-Biau Jiang) 審核日期 2005-7-20
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