三轴转台仿真设计.doc

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1、重庆理工大学毕业论文 （三轴转台仿真设计）目录摘 要2Abstract31 绪论51.1 引言51.2 国外研究状况51.3国内研究状况62 三轴转台的机械设计72.1 三轴转台的概述72.1.1 三轴转台的性能指标72.1.2三轴转台工作原理概述72.1.3 伺服驱动电机的选择与计算82.1.4 直流力矩电机的计算分析122.1.5 框架的选材132.2 转台结构的设计132.2.1 外环装配示意图132.2.2 中环装配示意图142.2.3 内环装配示意图142.2.4 总装配示意图152.2.5 零件示意图153 伺服系统的总体设计163.1伺服系统的组成163.2 三轴转台的工作原理1

2、73.3 伺服系统硬件的选择173.3.1 直流电机驱动器的选择183.3.2 圆光栅编码器 增量式YGM506 的选择193.3.3 稳压器的选择193.3.4 软件可编程器件的选择203.3.5 串口卡的选择203.4 伺服控制系统的硬件接线图224 三轴转台的运动仿真234.1 概述234.1.1 主要优点244.1.2 研究复杂的实际情况244.2 三轴转台仿真过程20255 结论276 工作展望27致谢28参考文献29摘 要 航空、 航天工业发展水平是一个国家科技、 经济及国防实力的重要标志。在航空航天领域中, 惯性导航和制导技术是一项核心技术, 三轴转台是测试惯性元件及半实物仿真的

3、重要非标设备, 其性能的好坏直接影响仿真和测试的可靠性和置信度。 三轴转台是以控制理论、相似理论、系统技术和信息技术为基础，利用计算机和专用物理设备为工具，为惯性导航和制导系统仿真试验提供平台的关键设备【1】。 它能够复现空间质心运动中的转角、角速度、角加速度等物理指标。由此，可以在地面试验室 中真实地模拟导弹、飞行器等在空中的各 种飞行姿态，以对敏感元件、惯导系统、执行机构等加以测试 。将昂贵的实物试验转化为试验室中可预测、可重复性研究，为实物试验提供充分的技术指标和试验数据。本文先建模设计，对转台的机械结构进行设计，并对一些标准件进行了选择，主要轴的设计，对一些装配关系进行了二维或者三维的

4、建模。其次，对控制系统进行了分析和选择，包括电机的选型，驱动器的选型，编码器的选型，接口扩充的选型，以及相关元件的选型，详细见附图（电控图）。其中搭建基本的硬件设备，采用软件的控制方法，设置控制系统的各模块选择，实现转台系统的运行功能，完全实现对转台的控制。（尤其是角速度和角位移的测量是本系统成为高精度转台仿真的关键性选择之一）。关键词：三轴转台 伺服系统 建模 直流电机Abstract Aviation, aerospace industry development level is a national science and technology, economy and an impo

5、rtant symbol of national defense capabilities。In aerospace field, inertial navigation and guidance technology is a core technology, three axis turntable is testing inertial components and hardware-in-the-loop simulation of important non-standard equipment，who will have a direct impact on the perform

6、ance of simulation and test reliability and confidence。The three-axis turntable is control theory, the similarity theory and system technology and information technology as the foundation, based on the computer and special physical equipment for the tool, for inertial navigation and provide the guid

7、ance system simulation experiment platform of key equipment。It can reiteration the corner space centroid movement, angular velocity and Angle acceleration physical parameters and so on。Thus, can be in the ground in the lab, real simulation of missiles, aircraft in the air each kind of etc, in order

8、to flight attitude is sensitive components, inertial system, executive agencies to test。The real test will be expensive can predict into laboratory research and repeatability, to provide adequate for physical test the technical indexes and test data。The real test will be expensive can predict into l

9、aboratory research and repeatability, to provide adequate for physical test the technical indexes and test data。This paper first modeling design, stabilized the mechanical structure design, and the choice of some standard, main shaft design, for some assembly relation of the two-dimensional or three

10、-dimensional modeling。Secondly, to control system is analyzed and options, including motor selection, drive selection, encoder Selection, interface expansion, and related components selection of selection。（Detailed control chart is saw）One set of hardware equipments, adopts the basic control method,

11、 setting of the software of the control system, realize the turntable each module selection of system operation function, fully realize the control of turntable。（Especially, the angular velocity and angular displacement measurement is this system become the key choose high one of simulation turntabl

12、e）Key words: three-axis turntable Servo system modeling Dc motor1 绪论1.1 引言 航空、航天以及航海事业的发展水平反映了一个国家的综合国力，是经济发展水平、科技发展水平及军事实力的综合体现。这个领域的发展对于政治、国防、经济乃至人民的生活都有着重要的意义。而惯性导航及制导技术是航空、航天、航海领域的一项核心技术，早期的同步卫星准确定位、航天飞机的成功发射、导弹的精确制导，这都得益于高水平的惯性导航和制导系统。而惯性导航与制导系统中的核心元件是陀螺仪和加速度计，它们精度的高低将直接影响惯性系统的定位精度。仿真测试转台是航空航天领

13、域中进行地面半实物实时仿真和测试的一种关键硬件设备，它可在实验室环境内实时地复现飞行器在空中的动力学特性和各种飞行姿态，其性能的优劣直接关系到仿真和测试实验的逼真性和置信度2，是最典型的测试仿真设备。1.2 国外研究状况 在国际上，由于惯性制导技术受到世界上技术先进国家和发展中国家的普遍重视，所以美国、俄罗斯、英国、法国、瑞士、中国、印度等国都投入了大量的资金和人力从事转台的研制。其中，美国的转台研究一直处于世界领先水平，其次，德国、英国、法国和瑞士等国研制的转台也具有一定代表性，性能和质量仅次于美国。 世界上的第一台转台是1945年由美国麻省理工学院仪表实验室研制成功的，定为A型转台，采用普

14、通滚珠轴承，用交流力矩电机驱动，角位置测量元件采用滚珠与微动开关，由于采用的元件精度比较低，加上没有经验可以借鉴，该转台存在许多缺点，精度也只能达到角分级，实际上没有投入使用。随后，美国的欧思一伊利诺斯公司的菲克(Fecker)系统分公司又研制出了T-800型伺服转台，它标志着美国的转台设计己经达到了一个新水平。六十年代开始对转台的重要部件如轴承、驱动马达和监测元件进行了系统的改进，研制成功了专用于转台的空气轴承和液压轴承，大调速比、高精度的液压马达和高分辨率的检测元件，把转台的技术水平推向了一个新台阶。同时诞生了一些专业生产转台的公司，如美国的CGC公司、Carco公司、德国的MBB公司等。

15、 1.3国内研究状况我国的转台研制虽然比发达国家起步晚，但这些年来也取得了一定的成就，特别是近几年来，转台的研制得到了很大的发展。目前，国内也有很多研究机构和高校在从事转台的研究与开发，例如哈尔滨工业大学、中航303所、中船6354所、南京航空航天大学等。我国在20世纪60年代自主研发和制造了第一台液压飞行转台仿真，为我国早期飞行器控制和制导系统的发展做出了巨大的贡献。进入80年代后，我国将数字控制引入到了转台控制中，用软件实现了复杂控制规律，参数调整也比模拟控制器方便，将我国的转台研究开发带入了一个新的时代。1990年，中航303所研制成功了SGT 1型三轴捷联惯导测试转台，这是我国第一台计

16、算机控制的高精度三轴惯导测试台。进入90年代以来，转台的研制进入了数字和模拟的要求也越来越高，这就对转台的设计和整定提出了更高的要求。 图1.3-1 六自由度转台 图1.3-2 3KTD-300赤道陀螺伺服测试台 2 三轴转台的机械设计2.1 三轴转台的概述2.1.1 三轴转台的性能指标技术指标内 框中 框外框位转角范围（） 360180180置最大角速度（/s）300210120伺最大角加速度（/s2）1400080003000服最低平滑角速度(/s)0.0010. 0010. 001状静态位置精度（）101010态角位置分辨率（）101010平坦段指标（Hz）|A/A|10%，|10251

17、812轴不垂直度 （）不大于10系不相交度 （mm）不大于0.52.1.2三轴转台工作原理概述 三轴转台在主要是根据计算机的指令， 实时跟随指令信号， 控制转台滚动、 俯仰、航向轴系运动，模拟姿态角变化，与仿真计算机及射频系统形成闭合回路3。 机械系统由三个框架和机座两大部分组成，主要为负载提供安装基准和滚动、俯仰、航向三轴系回转运动。电气系统主要完成转台的起停、转台监控及远程控制等功能，主要由控制台、电气柜等组成。工作时，电气系统为三轴转台三个框架的驱动电机提供动力，使转台能够驱动负载作所需的运动，完成相应的运动。控制系统根据仿真机控制指令，经控制律调节后，输出控制信号给相应框架的驱动电机，

18、从而控制电机动作。应用软件实现转台与仿真计算机的实时通讯，记录转台三个框架运动的角位置数据，对试验的各轴角位置数据处理，绘制运动曲线，监控各轴的运动参数，实时进行安全性评估，进行各轴控制律运算，控制转台正确运动4。 2.1.3 伺服驱动电机的选择与计算三轴转台的驱动元件有两大类一类是所有框架全部由电动机驱动， 称为电动转台，一类是所有框架全部由液压马达驱动，称为液压转台仿真。还有的转台，内框由电动机驱动，中、外框用液压马达驱动，称为复合驱动式转台。对于小负载、低频响的转台,采用电机驱动方案为佳，而对那些大负载、高频响的转台仿真，采用液压驱动为宜5。 驱动型式可分为直接驱动和间接驱动6。直接驱动

19、是将电动机或液压马达输出轴直接与转台框架轴固联。其优点是有利于提高系统的动态性能和精度，主要缺点是其低速性能基本取决于驱动元件本身的低速特性。 间接驱动是将电动机或液压马达输出轴经齿轮减速再与转台框架轴固联。其优点，一是可提高系统的超低速性能，二是用小力矩电动机可驱动大的负载力矩。 其主要缺点是由于齿轮啮合间隙以及齿面磨损后精度丧失等问题的存在，影响系统的精度和稳定性。当前国内外转台大多采用直接驱动方式。 电机驱动常见的电动机为力矩电动机和直流伺服电动机7。力矩电动机允许转速低，可直接与框架连接形成直接驱动。但当驱动力矩增大时，其允许的最高转速也减少。所以，当框架的最高转速较高时不宜采用力矩电

20、动机，而采用直流伺服电动机经齿轮驱动的方案。但直流伺服电动机的轴向尺寸较大，不宜用于转台的内框和中框轴的驱动。近年来，己研制出一种无刷直流力矩电动机，它具有力矩电动机的调速特性，调速范围也大，可用于直接驱动。是一种很有发展前途的新型驱动元件。 目前在三轴转台仿真伺服系统中使用的电动机有直流伺服电动机、 交流伺服电动机、力矩电机、步进电机、同步电机等。相对于交流电动机，直流电机的调速性能更为优越，在大范围、高精度调速要求的应用中，成为首选。特别是现有的直流伺服电动机因多采用无刷设计，避免了电刷的维护，降低了外型尺寸，应用更加广泛。力矩电机分为直流力矩电动机和交流力矩电动机，其优点是转矩跟惯量的比

21、值大，低速运转平稳，输出转矩大，能直接与负载耦合8，可实现无齿传动，提高了系统的耦合刚度、机械共振频率和位置准确度响应性能好。 如果主要考虑系统的控制精度，应首先考虑使用力矩电动机，以实现无齿传动；如果主要考虑系统的响应快速性要求，可考虑使用直流伺服电动机、力矩电机；如果伺服系统的负载较大，而对转台的体积和重量又有较高要求时，则应考虑使用交流伺服电动机或直流伺服电动机加减速装置的形式。 直流力矩电动机概述(一)分类 按励磁方式分类直流力矩电动机和直流伺服电动机一样可分为电磁式和永磁式直流力矩电动机。水磁式直流力矩电动机因结构简单、励磁磁通不受电源电压的影响等优点被首选采用。 直流力矩电动机按结

22、构型式分类，有组装式和分装式直流力矩电动机两种。实际多采用分装式结构因该电动机与负载轴直接耦合，没有传动齿轮和间隙误差，在负载轴上有高的转矩惯量比和耦合刚度。 直流力矩电动机按其电枢结构分类还可分为有槽电枢和光滑电枢两种。分装式结构见图3-2-l。 直流力矩电动机按有无电刷装置分类，又可分为有刷和无刷直流力矩电动机。直流力矩电动机还确有限转角直流力矩电动机和双力矩电动机。直流力矩电动机和低速高灵敏度直流测速发电机组装在一起，组成力毛测速机组，使结构更紧凑。 (二)特点 (1)折算到负载轴上的转矩惯量比高。在图3-2-2中，两种不同的驱动方案都是为了使负载得到所需的同样的转矩和转速。当两个电动机

23、有相同的转动惯量时，即JT1=JT2,此时两种方案折算到负载轴的转矩惯量比分别如上： 比较式(3-2-1)和式(3-2-2)，尽管普通高速电动机经过减速，转矩增大i倍，但电机惯量却被放大i2倍(其中尚未计及减速器的惯量)，其结果是普通高速电动机的力矩惯量比反而减小i倍。 由于理论加速度a=TP/JT而转矩惯量比的大小直接反映了加速能力。直接驱动用的直流力矩电动机其输出转矩主要消耗在推动负载加速上而普通高速电动机的输出转矩则大部分消耗在加速电动机和齿轮所增加的惯量上。 (2)具有较快的响应速度。由于直接驱动能得到较大的理论加速度，而在直流力矩电动机与普通直流伺服电动机惯量相近的情况下，力矩电动机

24、的机械时间常数要小(一般为十几毫秒到几十毫秒)，加之电动机设计为磁极对数较多，电枢铁心磁通密度度高使电枢电感小到可以忽略的程度，以致电气时间常数可以小到几毫秒或零点几毫秒，从而使电动机随着电枢电流的增加而力矩增长很快。因而在足够的输出转矩条件下，可使系统的刚度大增加，动态精度得以提高。 (3)较高的速度和位置分辨率。用齿轮减速的普通直流伺服电动机，往往难于齿轮齿隙而降低伺服系统的精度。因而从某种意义上讲，直流力矩电动机的产生和发展是为了消除减速机构的齿隙和弹性变形所带来的缺陷而发展起来的特别是对于为获得很好品质因数的系统而言更有必要。 由图3-2-3可见，有齿隙的减速器驱动，不仅在零点附近有一

25、个“死区”而且在传动机构中附加了弹性变形和加速度误差，从而大大降低了系统速度和位置的精度。 在采用直流力矩电动机直接驱动时，由于革除了精度要求高的减速齿轮，使电动机与负载轴直接耦合，消除了由于齿隙而引起的非线性因素，可使系统的放大倍数做得很高而仍然保持系统的稳定。同时由于直接驱动缩短了传动链，提高了装置韵机械耦合刚度，减少了传动部件的弹性变形，因而可以大大提高整个传动装置的自然共振频率可远远避开系统所能达到的响应率上限。这样给系统得到满意的动态和静态性能创造了前提。可使系统获得宽的频率响应和高的精度以及高的伺服刚度，从而为获得极低速的无爬行平稳运行找到了一个新的途径。 (4)特性线性度好。由于

26、这类电机采用较好的软磁和硬磁材料，磁路高度饱和，气隙选择恰当，电机的磁路设计保证其在连续运行时的输出转矩与输入电流成正比关系，从而使电机的线性度好，为系统的灵活控制和平稳运行剖造了条件。 (5)低速时输出力矩大，转矩波动小，运行平稳，可以革除减速齿轮，而使电动机本身可动部件少，功耗小。又由于电动机基本处于低速或堵转状态机械噪音小传动振动小，使装置简单、可靠，结构紧凑。在满足技术要求的条件下，尽可能地减小电机尺寸和重量, 降低各轴系工作在最大加速度时的电流和电压，以减小功率放大器的难度。基于上述考虑，本三轴台所选的电机型号及技术性能见下表：名称 内框电机中框电机 外框电机 电机型号250LYX0

27、6320LYX560LYX空载转速（rpm）806045峰值堵转力矩（Nm）90200980峰值堵转电流（A）14.513.550峰值堵转电压（V）6012095连续堵转力矩（Nm）4580410连续堵转电流（A）7.255.421数量（台）2212.1.4 直流力矩电机的计算分析转台的驱动执行机构为直流力矩电机910。直流力矩电机的电磁转矩为： Tm=CmIa =Kt Ia 3-1式中：Tm电磁转矩，NM Cm、Kt电机转矩常数 单极磁通，WbIa 直流电机电枢电流，A 电动机的输出转矩并不都是电磁转矩，因为电机本身的机械摩擦和电枢 铁芯的涡流、磁滞损耗等都会引起阻转矩，设电机本身的阻转矩加

28、上负载的阻转矩为总阻转矩Tf，当电机稳定运行的时候，存在转矩平衡方程式： Tm=Tf +Tl 3-2 在实际中，有些电动机经常运行在速度变化的情况下，如电机启动、停止和反转，因此必须考虑速度变化的转矩平衡关系。当电机的转速变化时，转动部分(转子与负载)的转动惯量将产生惯性转矩Tf Tj =J* 3-3式中：J折算到电机输出轴上的转动惯量，Kgm2 Tj惯性转矩，Nm w电动机的角速度，rads 电动机的角加速度，rads2 并且电机的总阻转矩中与转子角度成线性关系的那部分转矩被称为粘滞 摩擦分量或者称为粘滞阻尼分量，将它从摩擦转矩中分开，此时电机的转矩平衡方程式为： Tm=Tf +Tl + T

29、j +Bw 3-4式中： Tm电动机的输出转矩，NM Tl-负载转矩，NM Tf摩擦转矩，NM B粘滞摩擦系数 式(3-4)表示了转速变化是电动机轴的转矩平衡关系，因此被称为电动机动态 转矩平衡方程，其中召留非常小，可以忽略不计。 2.1.5 框架的选材内框、中框、外框均用ZL201 铸造，转台底座采用HT300 铸造。ZL201 的密度为2.78，力学性能为抗拉强度为310MPa,伸长率大于等于3%。而Q235-A 的密度为 7.8,力学性能为屈服极限大于等于220MPa,强度极限为380400MPa,伸长率大于等于2%。可见，ZL201 的力学性能与Q235-A 的力学性能相近，但ZL20

30、1 的密度仅约为 Q235-A 的密度的三分之一。所以选择ZL201 可以减轻旋转轴系的重量、转动惯量，减小驱动电机的驱动力矩、重量、转动惯量，提高系统的响应速度及控制精度。转台 底座起固定和支撑作用，力学性能足够，成本低，采用铸造底座可降低转台的制造成 本。支撑内框、中框、外框的轴的材料均选用碳刚，既能保证轴的强度、刚度要求，又能铸出中空的轴孔。总之，X、Y、Z 轴轴系的转动件在满足强度、刚度等条件下，材料尽量采用铝合金，而底座上不转动的零件根据使用要求可采用铸铁、碳钢等.2.2 转台结构的设计 转台的总体设计采用U-O-O的结构，具体装配形式和结构见下。112.2.1 外环装配示意图 外环

31、采用高精度平面推力球轴承，以承受来自内中环轴系的巨大倾覆负载，并对平面推力球轴承施加预负载，提高平面推力球轴承的刚度；采用一对带有预紧力的背靠背角接触球轴承和一对带有预紧力的面对面角接触球轴承共同支撑外环轴，以保证主轴的径向跳动。12 图2.2.1-1 外环和底座装配示意图 二维图2.2.2 中环装配示意图 与外环不同 中环与外环之间 不再设计单独的轴，而是采用了直接在中环上引出轴系，以减少装配误差，提高转台精度。如图13 图2.2.2-1中框结构示意图 图2.2.2-2 内框结构示意图2.2.3 内环装配示意图 与外环不同 中环与外环之间 不再设计单独的轴，而是采用了直接在中环上引出轴系，以

32、减少装配误差，提高转台精度。与中环不同 内环不再设计电机安装座，而是采用了直接在内中环上引出轴系，以减少装配误差，提高转台精度。置于工作台面，可以安装在内框架内，如图：2.2.4 总装配示意图 总装配示意三维图，在装配外框和底座的时候应注意按二维图纸设计要求安装。 并且注意，所选择的框架除底座外是铸铝，底座是灰铁，最重要的是，为减轻转动惯量对转台精度和快速响应的影响，一律采用中空结构，这样也方便布线！ 图2.2.4-1 三轴转台总装三维示意图2.2.5 零件示意图零件示意图请见图纸。3 伺服系统的总体设计 3.1伺服系统的组成 本转台采用的伺服系统有以下主要部分组成：见图 图3.1-1伺服系统

33、结构框图 由图可知，通过信号反馈检测元件，与控制通道在机械本体之间构成了速度和位置反馈，从而控制转台的速度和位置。3.2 三轴转台的工作原理除动力模块外，本机械有执行机构、被控对象、传感与检测装置，控制装置，满足控制系统设计要求。对于多执行机构控制，采用了串口分配控制，由计算机软件参数控制。14对于本转台，由机械本体上的传感检测装置，把信号，包括位置和速度信号出给控制器，由控制器调节驱动器，驱动直流电机。首先，用户通过计算机用户界面设置运动参数，完成设备的运动的初始化设置，然后，由DSP构成信号的相互传递15，再驱动直流驱动器，由直流驱动器驱动电机，后驱动机械本体，有机械本体上的传感检测反馈给

34、DSP，从而完成反馈。3.3 伺服系统硬件的选择 常用的转台控制技术，主要硬件实现方式有以下三种：1、以单片机为系统的控制中心，这种经典、传统的单片机系统因其集成度低、运算速度慢，而使得系统硬件接口电路复杂，软件接口繁多，而使得系统实现起来特别庞大，且实时性不高，可靠性低，抗干扰能力弱，现在不常用。162、采用以DSP为系统控制核心的专用运动控制器为系统的控制主体，这种系统集成度商，接口简单，开放性好，能实现位置控制，多轴耦合等。3、采用高速的数据采集卡，伺服控制算法由Pc机进行处理，其软件通用性好，编程灵活，加上实时扩展系统，可以满足实时处理的要求，达到高精度。被控制系统采用了，2和3 的混

35、合控制、其选择的硬件设备如下。3.3.1 直流电机驱动器的选择 济南科亚电子科技有限公司的MMT-DPS。该伺服驱动器采用全方位保护设计，具有高效率传动性能：控制精度高、线形度好、运行平稳、可靠、响应时间快、采用全隔离方式控制等特点，尤其在低转速运行下有较高的扭矩及良好的性能，在某些场合下和交流无刷伺服相比更能显示其优异的特性，并广泛应用于各种传动机械设备上。 其主要技术参数 控制电源电压 AC： 110 系列 ： AC ：110V10% 220 系列 ： AC ：220V10% 主电源电压 AC： 110 系列 ： AC 40-110V 220 系列 ： AC50- 220V 输出电压 DC

36、： 110 系列 ： 0130V或其它电压可设定 220 系列 ： 0230V或其它电压可设定 额定输出电流： DC 5A（最大输出电流 10A） DC 10A（最大输出电流 15A） 图3.3.1-1 MMT-DPS DC 20A（最大输出电流 25A） 控制精度：0.1% 输入给定信号： 010V 测速反馈电压： 7V/1000R 9.5V/1000R 13.5V/1000R 20V/1000R 其安装环境要求： 环境温度：-5C +50C 环境湿度：相对湿度80RH。 （无结露） 避免有腐蚀气体及可燃性气体环境下使用 避免有粉尘、可导电粉沫较多的场合 避免水、油及其他液体进入驱动器内部

37、避免震动或撞击的场合使用 避免通风不良的场合使用 部分接口和使用说明见电控接线图，端子名称相符合，与具体事物的排列有所不同。3.3.2 圆光栅编码器 增量式YGM506 的选择 适用范围：自动装配机和自动生产线、机床、包装机、印刷机、木工机械、制图仪、测量仪、坦克、大炮、舰艇、塑料切割机械、石油钻探和输油管系统。 产品说明 产地 南京 规格/型号 YGM506 适用范围 自动装配机和自动生产线、机床、包装机、印刷机、木工机械、制图仪、测量仪、坦克、大炮、舰艇、塑料切割机械、石油钻探和输油管系统 常规参数 工作温度范围 070或按要求 图3.3.2-2 圆光栅编码器 工作电压 5V5（200Ma

38、 Max）、12V 5、15V5、15V5、24V5 3.3.3 稳压器的选择 来自上海的产品 3.3.4 软件可编程器件的选择 TMS320系列DSP是软件可编程器件，具有通用微处理器所具有的方便灵活的特点。其基本特点有：哈佛结构，流水线操作，专用的硬件乘法器，特殊的DSP指令，快速的指令周期。这些特点使得TMS320系列DSP可以实现快速的DSP运算，并使大部分运算能够在一个指令周期完成。常用系列：TMS320C2000系列，TMS320C5000系列和TMS320F6000系列。3.3.5 串口卡的选择 关于UART17 因为计算机内部采用并行数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过

39、UART整理才能进行异步传输，其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时内存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到Modem。 它是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART还提供以下功能：将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器

40、件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠标也是串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。CP-168EL-A是一款8口PCI Express多串口卡，针对POS和ATM应用而设计，可以用于工业

41、自动化制造系统和系统集成。CP-168EL-A可以兼容任何主流操作系统如：Windows、Linux和Unix，它的8个RS-232串口均可支持高达921.6 Kbps的通信速率，并提供全调制解调器控制信号，确保与外围串口设备的兼容性。此外，由于该卡片使用的是PCI Express x1插槽，从而适用于任何类型的PCI Express插槽。设计紧凑，CP-168EL-A低档板设计，并能与各种PCI Express插槽兼容。该卡片仅需3.3 VDC供电，这意味着它们可适用于各类PC机。支持Windows、Linux和Unix主流操作系统，Moxa的产品支持各种各样的主流操作系统，CP-168EL

42、-A也不例外。Moxa可以为用户提供稳定可靠的Windows COM和Linux/Unix TTY驱动，此外还支持WEPOS嵌入式应用。规格硬件 通信控制器：兼容16C550C 图3.3.4 MOXACP-168EL-A总线接口：PCI Express x1连接器：VHDCI68串口 口数：8串口标准：RS-232最大版口数：4线性保护 ESD保护：板载15 KV性能 波特率：50 bps 921.6 Kbps串口通讯参数 数据位：5，6，7，8停止位：1，1.5，2校验位：None，Even，Odd，Space，Mark流量控制：RTS/CTS，XON/XOFF串行信号 RS-232：TxD

43、，RxD，RTS，CTS，DTR，DSR，DCD，驱动支持 操作系统：Windows 2000, Windows XP/2003/ Vista/2008/7 x86/x64, DOS, Linux 2.4, 2.6 x86/x64, QNX6, SCO Open Server 5/6, UnixWare 73.3.6 双电机同步驱动本三轴转台的中框和内框均采用双点支撑，和双电机同步驱动。一方面提供足够的力矩，另一方面可以使系统在转动中保持动态平衡。如过采用单电机驱动，虽然有利于经济性的设计，但必然造成两端受力不均，进而配重，对胎体的校核计算提出较高要求，很难提高转台的精度很动态响应特性。经典的

44、双电机同步驱动有1819： 图3.3.5-1 双电机同步驱动典型框图 对于硬件连接的双电机驱动系统，电机的转速被强制同步，因此保证电机的出力平衡将是转台稳定运行的关键。显然如果两台电机由一套驱动器驱动，电机性能的差异将导致出力的不平衡，而且这种差异是无法调节的，因而不宜采用。而采用两台驱动器分别控制两台电机关键在于驱动器间的联系与控制，一般有转速随动和转矩随动两种形式。其中转矩随动方式更容易实现，动态性能更好，故经典的传动系统设计采用了这种方式。而本文采用了软件编程的控制方式，在经济性和结构简易性方面有一定改变。3.4 伺服控制系统的硬件接线图 图3.4-1伺服控制系统接线控制图详细的接线图见附件4 三轴转台的运动