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基于DSP的电脑绣花机运动控制系统
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摘要
随着中国纺织业的迅速发展,市场对电脑绣花机的需求量越来越大,对电脑绣花机控制系统的性能要求也越来越高。
     本文从电脑绣花机的控制原理出发,分析了绣花机控制系统,特别是运动控制系统的功能要求,并在此基础上提出了一套以DSP微处理器为核心的绣花机运动控制解决方案。本文的主要工作如下:
     (1)介绍了电脑绣花机的发展现状,国内外的差距,根据电脑绣花机的结构和工作原理,分析了绣花机的运动控制要求。在此基础上提出了一套以TMS320F2812为控制核心的电脑绣花机运动控制解决方案。
     (2)设计了电脑绣花机主轴电机和X、Y轴绣框电机控制系统。主轴电机采用矢量控制,绣框步进电机采用电流细分控制。
     (3)根据电脑绣花机的结构特点,给出运动控制系统数学模型,提出步进电机微步驱动电流细分改进方法,达到任意可变细分,改善了电机的运动性能。
     (4)设计并实现了电脑绣花机运动控制系统的硬件和软件。硬件包括电机驱动主电路、PWM控制电路、驱动电路、各种保护电路及通讯模块和人机接口等,软件编写时采用了模块化的思想,便于程序的修改和移植。
     (5)对控制系统进行了实验研究,测试了各模块的性能,实验结果表明系统具有良好的控制效果,也验证了系统的实用性。
As a result of the rapid developments of the textile industry in China, the market quantity demands of the computer embroidery machine is in a state of rapid increasing, and meanwhile the performance requirements of the computer embroidery machine control system are becoming higher.
     Based on the control principles of the computer embroidery machine, the control system, especially, the function requirements of the motion control system are analyzed in detail in this thesis. Based upon these analyses, an effective motion control scheme is proposed for the embroidery machine based on the DSP microprocessor which is behaved as a main controller in the system. The main work and contribution of this thesis are as follows:
     (1) The current developments state of the computer embroidery machine is introduced. The motion control requirements of the embroidery machine are analyzed according to its structures and working principles. An effective motion control scheme is proposed for the embroidery machine based on these detailed analyses, and in the developed control system, the TMS320F2812 was adopted as the main controller.
     (2) The control system of backbone axis motor and X、Y axis frame motors are designed. The vector control approach is used to drive the backbone axis motor, while the frame motors adopt the micro-stepping control scheme.
     (3) Mathematical model of the motion control system are presented based on the computer embroidery machine characteristics. The scheme of the micro-stepping control is improved to achieve the desired arbitrary subdivision, and thus the motion performance and the flexibility of the control strategy is improved.
     (4) The hardware and software of the motion control system for the embroidery machine are designed. The hardware includes the main motor driving circuit, the PWM control circuit, driving circuit, various protection circuits and the communications modules and man-machine interface, etc. The modularization design is adopted in software design, so that it can be amended and replanted conveniently.
     (5) Various experiments studies are carried out and the performance of the modules is measured. The experiment results have demonstrated that the developed system achieves desired control performance and have also validated the practicability of the systems.
引文
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