當前比較新的研究方向就是將運動控制技術(shù)與工業(yè)總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來。過去都是采用一般控制器和驅(qū)動器控制結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)存在現(xiàn)場配線多、多軸同步性差、非數(shù)字化等缺點，而且很難通過外部運動控制實時調(diào)整伺服參數(shù)。由于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，可以通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來解決過去運動控制結(jié)構(gòu)中存在的一些問題?；诠I(yè)總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運動控制器獲得了極大的發(fā)展，已經(jīng)應(yīng)用于多軸同步控制中。越來越多的傳統(tǒng)的以機械軸同步的系統(tǒng)開始采用網(wǎng)絡(luò)總線運動控制的多電機直軸控制，這樣可以減少系統(tǒng)的維護和增加系統(tǒng)的柔性。由于arm、dsp和fpga等處理器芯片的廣泛應(yīng)用，運動控制器將隨著工業(yè)總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、運動控制技術(shù)的不斷進步和完善，運動控制器將進一步向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化方向縱深發(fā)展。

　　2 研究內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)

　　高速高精度、同步控制以及多軸協(xié)調(diào)控制是目前運動控制中的重要研究內(nèi)容。在運動控制系統(tǒng)中，本文旨在通過方法創(chuàng)新，提出了一種系統(tǒng)穩(wěn)定性好、快速響應(yīng)性、控制精度高的基于can總線多軸運動控制器的設(shè)計思路。

　　2.1 研究內(nèi)容

　　應(yīng)從以下幾個方面對運動控制器進行研究：

　　(1) 對單軸伺服跟蹤誤差產(chǎn)生原因和如何減小跟蹤誤差的研究。

　　(2) 對多軸聯(lián)動產(chǎn)生的輪廓誤差產(chǎn)生的原因和如何減小輪廓誤差的研究。

　　(3) 對基于can總線控制的原理和實現(xiàn)的研究。

　　(4)對先進的控制算法研究，如伺服調(diào)節(jié)、pvt算法、樣條插補、反向運動學(xué)算法、空間圓弧插補、速度前瞻和軌跡擬合，以及電子齒輪、電子凸輪、虛擬軸、高速位置鎖存、位置比較輸出等。

　　2.2 關(guān)鍵技術(shù)

　　運動控制器應(yīng)用的目的就是使得被控對象的性能體現(xiàn)在高精度、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好方面，具體而言就是如何減小單軸伺服跟蹤誤差，特別是多軸聯(lián)動時，輪廓軌跡的插補算法以及如何實現(xiàn)同步，減少輪廓誤差，以及基于can總線通訊如何實現(xiàn)插補及閉環(huán)控制。

　　3 研究方法和可行性分析

　　針對運動控制器的穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性和高精度性的要求，本文提出了采用基于arm平臺，以dsp芯片作為核心處理器設(shè)計方案，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。這樣將arm平臺的信息處理能力和開放式的特點與運動控制器的運動軌跡控制能力有機的結(jié)合在一起，使運動控制器具有信息處理能力較強、開放程度較高、運動軌跡控制準確、通用性好的特點。充分利用了dsp的高速數(shù)據(jù)處理器功能，便于設(shè)計出功能完善、性能優(yōu)越的運動控制器。能提供多軸協(xié)調(diào)運動控制與復(fù)雜的運動軌跡、實時的插補運算、誤差補償、伺服濾波算法，能夠?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。充分利用can總線技術(shù)，通信速率最高可達1mbp/40m，直接傳輸距離最遠可達10km/kbps，可掛接設(shè)備最多可達110個。can的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效數(shù)字節(jié)數(shù)為8個，因而傳輸時間短，受干擾的概率低，使整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加合理和開放。

　　基于arm平臺，以dsp為核心處理器的運動控制器，可以減少arm的負擔，使得arm平臺可以專注于人機界面、軌跡規(guī)劃、粗插補運算、實時監(jiān)控和發(fā)送指令等系統(tǒng)管理工作;而dsp處理器用來實時處理所有運動的控制細節(jié)：加減速計算、行程計算、多軸插補等，充分體現(xiàn)dsp在信號處理和計算上的優(yōu)勢。