專利名稱：基于usb總線的開放式運動控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于USB總線的開放式運動控制系統(tǒng)。
技術背景目前直流電機的伺服閉環(huán)控制主要是采用兩層架構，即PC機作為指令 系統(tǒng)，閉環(huán)控制算法由運動控制卡來完成，運動控制卡主要通過串口、 CAN 和PCI來完成，主要缺點是1、 用戶無法自己完成控制算法，這樣對于以教育為目的的教育機器人是不合適的；無法讓用戶用自己方式進行控制算法的編寫；2、 不方便擴展；3、 沒有實現(xiàn)一層架構(上面所說的方式l)和兩層架構(上面所說的方式2)的無縫切換；4、 沒有解決在非實時操作系統(tǒng)上實現(xiàn)實時控制算法；發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一層架構(上面所說的方式l)和兩層架構(上 面所說的方式2)的無縫切換；實現(xiàn)高精度運動控制和開放式運動控制在同 一系統(tǒng)上結合；解決多運動控制卡的擴展；解決非實時Windows操作系統(tǒng)上 方便開發(fā)實時控制算法。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于USB總線的開放式運動控制系統(tǒng)，其包括USB總線的開放式運動控制卡；DSP固件程序；上位機(PC機)控制程序；本發(fā)明的優(yōu)點在于 L 實現(xiàn)了用戶在非實時Windows操作系統(tǒng)上方便開發(fā)實時控制算 法，方便進行控制算法的教學和研究；2. 實現(xiàn)了實現(xiàn)一層架構(上面所說的方式l)和兩層架構(上面 所說的方式2)的無縫切換；3. 解決在非實時操作系統(tǒng)上的實時定時問題；.4. 在開放式運動控制卡上實現(xiàn)高精度控制；5. 方便多運動卡的擴展，USB接口是目前最主要的一種通訊總線， 即插即用，同時通訊帶寬大；


下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作迸一步的詳細說明，其中 圖l是傳統(tǒng)直流伺服電機的原理圖； 圖2是本發(fā)明提供的控制器的一個實施例的示意圖；圖3是基于USB總線運動控制卡的擴展框架圖；具體實施方式
請參見圖2; 一層架構PC機40…-基于USB總線的開放式運動控制卡60--驅(qū)動器80---電機 100—"測速模塊120…基于USB總線的開放式運動控制卡60——PC機40;PC機采集來自USB總線的開放式運動控制卡60的速度數(shù)據(jù)(帶有時間 戳)，與設定的參數(shù)進行比較，計算差值，然后根據(jù)差值計算新的控制變 量給基于USB總線的開放式運動控制卡60，基于USB總線的開放式運動控 制卡60產(chǎn)生新的PWM占空比，不同的PWM占空比給驅(qū)動器80，然后驅(qū)動 電機IOO，測速模塊120采集電機的運動參數(shù)傳遞給基于USB總線的開放式 運動控制卡60，然后基于USB總線的開放式運動控制卡60將帶有時間戳的 編碼器數(shù)據(jù)給PC機?？刂扑惴ǖ闹黧w是PC機40。 PC機40與基于USB總線的 開放式運動控制卡60之間的數(shù)據(jù)傳輸是USB總線。圖3是基于USB總線的直流伺服電機控制系統(tǒng)的一個實施例的框架圖。 如圖所示，本系統(tǒng)包括 一組直流伺服電機81-84; —組控制器91-94，每個 控制器一端連接USB總線，另一端連接對應的直流伺服電機， 一個控制器控制
兩個直流伺服電機，其用于對來自USB總線的控制信號進行處理，進而將適用 于對應的直流伺服電機的控制信號傳送到對應的直流伺服電機中；以及一個上 位機IOO，上位機100—端通過USB總線連接一組控制器91-94中，其用于將控制信號傳送到一組控制器91-94中。 應理解，本發(fā)明主要包括* USB總線的開放式運動控制卡；實現(xiàn)了一層架構和兩層架構 的無縫切換；* DSP固件程序；*上位機(PC機)控制程序； 通過即插即用的USB總線，實現(xiàn)了一層架構和兩層架構的無縫切 換；實現(xiàn)了在Windows平臺上進行實時運動控制算法；解決了多運動控制 卡的方便擴展。上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，并不是對本發(fā)明的范圍的限 制。對于本技術領域的一般人員來說，可以在不脫離本發(fā)明的精神的情況 下，做出種種變化。因此，本發(fā)明所主張的范圍應以權利要求書中的權利 要求所述的為準。
權利要求
1. 基于USB總線的開放式運動控制系統(tǒng)，其包括USB總線的開放式運動控制卡；DSP固件程序；上位機(PC機)控制程序；USB總線的開放式運動控制卡的USB接口與PC機連接，另一端連接驅(qū)動器，驅(qū)動器驅(qū)動直流電機，直流電機的編碼器輸入到開放式運動控制卡。該控制系統(tǒng)可以構成兩個閉環(huán)控制系統(tǒng)
2. PC機--USB總線的開放式運動控制卡---電機驅(qū)動器…-編 碼器--USB總線的開放式運動控制卡--PC機
3. USB總線的開放式運動控制卡…-電機驅(qū)動器…-編碼器--USB總線的開放式運動控制卡在方式1中，PC機是作為控制系統(tǒng)的主控制器，閉環(huán)控制算法由運 行普通Windows操作系統(tǒng)的PC機進行計算。該方法的優(yōu)點*便于用戶自己在PC機上開發(fā)各種控制算法；* 與Malab和LabView等軟件無縫掛接；*不需要實時操作系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)的成本； 在方式2中，USB開放式運動控制卡作為控制系統(tǒng)的主控制器，閉 環(huán)控制算法由DSP來完成，PC僅僅作為運動控制的指令系統(tǒng)。該 方法的優(yōu)點參可以完成高精度的伺服控制；*不需要實時操作系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)的成本；兩種控制方式通過上位機(PC機)控制程序進行無縫切換。在方式l 中，實現(xiàn)在非實時操作系統(tǒng)中進行實時運動采樣和實時運動控制是通過 上位機(PC機)控制程序和通訊協(xié)議來保證。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于USB總線的開放式運動控制系統(tǒng)，提供一層架構和兩層架構的無逢切換，同時實現(xiàn)了在通用的Windows平臺上實現(xiàn)實時運動控制算法?；赨SB總線的開放式運動控制系統(tǒng)包括上位機作為主控制器的一層架構控制，USB控制器作為主控制器的兩層架構控制。本發(fā)明的優(yōu)點在于可以進行兩層架構和一層架構控制的無逢切換；解決了在通用的Windows平臺上實現(xiàn)實時運動控制算法；降低了系統(tǒng)的成本。
文檔編號G05B11/32GK101211159SQ20061014813
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權日2006年12月28日
發(fā)明者王仁東 申請人:上海廣茂達伙伴機器人有限公司