计算机控制的位置伺服系统设计与实现

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1、!!第!!!"!卷!!第!!%!!期!!!!!!!!!!!!!!计!!!算!!!机!!!仿!!!!真!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!"&!年!!%!!月!!!!文章编号：%""’#$&(（)!""&）%!#"%&’#"(计算机控制的位置伺服系统设计与实现陈岩，刘春生，王凤如（南京航空航天大学自动化学院，江苏南京!%""%’）摘要：该文开发了一套计算机控制的位置伺服平台，平台能够实现*+,控制、模糊控制，文中分析了相关的硬件和接口原理、控制软件工作机制和系统定时采样、数据采集和反馈读取，探讨了采用的*+,控制算法、-.//0模糊控制算法和相关的-.//0控制规则并给出

2、了相应的实验结果。关键词：计算机控制；定时采样；位置伺服系统中图分类号：1*!2&34文献标识码：5!引言!（"#"$%）本文设计开发了一套位置伺服控制平台，可实现*+,控"连接柔性轴，被控对象为上下转盘，数据由码盘%返制和-.//0模糊控制，能够为理论研究提供理想的实验装回，进行处理后由计算机实现闭环控制，此时被控对象可抽置。通过本系统，研究人员可以进行各种控制律的设计，仿象为四阶数学模型，传递函数为：真和实验研究。与传统的模拟式*+,控制实验设备相比，采!!!&用计算机控制，用实时控制程序来实现控制有控制准确，控·（"#"$%）"!$!!"$!!"&&制参数易于调节，控

3、制律容易更改，易于增加新的控制律等系统组成原理（*+,控制情况）如图!所示。诸多优点。"3#控制量输出和反馈读入系统输入信号由计算机控制程序产生，可由用户选择和"工作原理设定参数，设计可实现输入为阶跃信号、脉冲信号、加速度信"3!系统硬件组成号、方波、三角波、正弦波和用户自定义。系统硬件包括被控对象下转盘，柔性轴和上转盘，执行输出控制量由*782%%的,95转换模块转换，伺服放大机构伺服电机，检测装置光电码盘上下两个，与被控对象上器放大后送到执行电机驱动转盘5，针对不同对象分别由光下转盘对应，驱动装置电码盘（5或:）测量转盘位置并返回数据。电动伺服驱动器和一台装返回数据由数

4、据采集卡*782&%采集返回计算机，控制有两块+65接口板卡*78#程序通过读端口操作取的数据，送入相应控制子程序。2%%、*78#2&%的计算机。被控对象可以是单盘，也可以通过#$%&’()*操作系统下的实时控制软件开发柔性轴将两盘相连，增加被控本系统;<=>?@A应用程序采用8BB:CEF43"开发，与对象的复杂度，被控对象根据控制相关的要点在于程序的实时性和底层直接针对+9G端其结构不同可抽象为不同模图!电机伺服装置口的写入和读取，实现方案如下：型。#3!高精度定时器设计电动伺服装置如图%所示，直流伺服电机带动下转盘转8BB:CEF有专用的定时器控件1

5、EF，而且使用很方动，上下转盘通过一柔性轴联结，上下转盘角位置分别通过便，可以实现一定的定时功能，但最小计时精度仅为44HA，且上下码盘测量。定时器消息在多任务操作系统中的优先级很低，不能得到及"3"被控对象的数学模型时响应，往往不能满足实时控制环境下的应用。本系统使用本系统根据转盘连接情况不同被控对象分为以下两种：I

6、。闭环控制。现将由:8:提供的重新封装后的一组与时间相关的主被控对象为二阶模型，传递函数为：要接口函数（函数名、参数、功能与;<=&!5*+基本相同）说明收稿日期：!""!#"$#%"如下：—%&’—*/.0P，C/D(9*/.=P，.=<;+/;(0P，=<*/.0P，C/D(Q*/.EP，R3OD=P，E<图!系统组成原理（!"#控制情况）=10=<，SPSF$）#%&’#()*+,+(-)*（+./)0）/;(0P，=<返回从%)10/23启动开始经过的毫秒数。C/CEPC/C0P4）55’6789-()*+7+(6.+1（(8":-;#+<=>，8":-;’+3/<

7、;()/1，｝9!-"56?@99A@?B