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運動控制范文1
關鍵詞：伺服驅動技術，直線電機，可編程計算機控制器，運動控制
1引言
信息時代的高新技術流向傳統產業，引起后者的深刻變革。作為傳統產業之一的機械工業，在這場新技術革命沖擊下，產品結構和生產系統結構都發生了質的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業開始了一場大規模的機電一體化技術革命。
隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節約能源、降低材料消耗、增強企業競爭力等方面起著極大的作用。
在機電一體化技術迅速發展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環交流伺服驅動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。
2全閉環交流伺服驅動技術
在一些定位精度或動態響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環控制系統，并充分發揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統的增益調節，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節系統增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。
一般情況下，這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環，也作位置環。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現全閉環控制。比較傳統的全閉環控制方法是：伺服系統只接受速度指令，完成速度環的控制，位置環的控制由上位控制器來完成（大多數全閉環的機床數控系統就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統的推廣。目前，國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環數字式伺服系統，使得高精度自動化設備的實現更為容易。其控制原理如圖1所示。
該系統克服了上述半閉環控制系統的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現真正的全閉環位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統。
3直線電機驅動技術
直線電機在機床進給伺服系統中的應用，近幾年來已在世界機床行業得到重視，并在西歐工業發達地區掀起"直線電機熱"。
在機床進給系統中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環節，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優點。
1.高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。
2.精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。
3.動剛度高由于"直接驅動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。
4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停?？色@得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機，就可以無限延長其行程長度。
6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。
7.效率高由于無中間傳動環節，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。
直線傳動電機的發展也越來越快，在運動控制行業中倍受重視。在國外工業運動控制相對發達的國家已開始推廣使用相應的產品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統，它能提供很高的動態響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。
4可編程計算機控制器技術
自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段?？删幊逃嬎銠C控制器（PCC）就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。
與傳統的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統的循環周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。
基于這樣的操作系統，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統的調度管理下并行運行，共同實現項目的控制要求。
PCC在工業控制中強大的功能優勢，體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS（分布式工業控制系統）技術互相融合的發展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發展潛力。
5運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現主要是因為：（1）為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智能醫療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業現場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。
運動控制卡通常采用專業運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的發送、外部信號的監控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業中設備自動化的各個領域。
這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業，具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。
運動控制范文2
通過對“運動控制”課程設計教學的研究與實踐，提出了交流電機矢量控制調速系統課程設計的新方法。將矢量控制的理論模型與變頻器實際的矢量控制系統結構圖進行對比分析，研究變頻器的矢量控制和工藝流程PID控制器所包含模塊的參數設置，綜合運用現代運動控制系統的現場總線通信與PLC編程技術、人機界面與組態軟件技術，完成具有實際工程背景的課程設計。豐富了運動控制課程設計的教學內容，促進了學生的理論知識與現代工程技術密切結合。
關鍵詞:
課程設計;交流調速系統;矢量控制;變頻器
“運動控制系統”教學容易出現重視理論分析和傳統教學實驗，輕視實際控制系統中先進技術應用的分析;“運動控制課程設計”又經常成為理論上的設計，或控制系統理論模型的仿真驗證。受實踐教學環境限制，選題一般是雙閉環模擬直流調速系統設計及調試，或是數字直流調速系統設計及仿真。交流調速課程設計一般是基于穩態數學模型的SPWM變頻技術、V/f協調控制方式、單閉環無靜差數字調速系統設計及仿真;變頻電源硬件電路包括三相電壓源型變頻電源主電路、保護電路、單片機的檢測、控制電路和驅動電路設計。從開關器件、控制電路的參數計算到軟件的設計編程，內容豐富、時間緊湊。雖然對系統的整體設計訓練有很大幫助，但與實際工程應用現狀差距很大。提高變頻電源的效率在硬件電路上要求盡可能提高功率器件的開關頻率、采用軟開關技術、完善的功率器件驅動電路和緩沖電路的設計;軟件上還得考慮改進正弦調制波等［1－2］。而兩周的課程設計時間要完成類似這種交流調速系統的軟、硬件設計，更進一步從變頻電源到采用矢量控制理論的數字調速系統的設計及仿真，會有很大難度。考慮到無論采用什么數學模型處理交流電動機變頻調速問題，變頻電源硬件電路基本上是一樣的或是通用的。因此可以考慮在“電力電子技術”課程中布置大作業或開設“電力電子技術課程設計”，完成數字交、直流調速系統硬件電路的設計?；趧討B數學模型的交流電動機矢量控制技術已經相當成熟，在中、高檔變頻器中得到廣泛應用。因此課程設計的選題應該覆蓋矢量控制技術，采取有效措施加強理論教學和實際工程先進技術應用的結合。深刻理解矢量控制理論在交流調速系統中的應用;如何利用變頻器構成閉環控制系統;如何采用工業現場總線、PLC，將變頻器集成在大型復雜控制系統中。為此實驗室做了“運動控制課程設計”的教學改革研究，并設計了異步電動機協調控制的綜合實驗平臺。
1矢量控制數學模型
交流調速的教學往往是數學公式推導多、仿真也僅限于課堂教學演示。學生缺少相關的訓練，對電機數學模型及各種控制方法難以理解，更不清楚矢量控制理論在實際系統中如何實現［3－4］。所以課程設計開始要引導學生對教材中各種矢量控制系統模型特點進行分析總結，并對西門子MM440變頻器的各種控制結構圖［5］進行對比分析，找出理論上與實際交流調速系統最接近的控制模型，深刻理解矢量控制技術在實際系統中如何具體實現。相關文獻［6－8］有多種矢量控制理論的異步電動機控制模型。按照轉子磁場定向的矢量控制系統、根據其對磁鏈處理方法不同又分為間接矢量控制系統和直接矢量控制系統，后者模型一般包括速度調節器、轉矩調節器、磁鏈調節器，甚至包括三相電流調節器。其中，逆變器采用空間矢量脈寬調制(SVPWM)的異步電動機直接矢量控制變頻調速系統與實際變頻器中的矢量控制模型比較接近。控制系統結構圖都設置了轉速和磁鏈兩個閉環子系統，但實際系統沒有設置磁鏈調節器和轉矩調節器，而是通過勵磁電流調節器和轉矩電流調節器實現解耦控制。根據電機轉速獲取方法不同又分為不帶編碼器(SLVC)的和帶編碼器(VC)的矢量控制模型;兩個模型根據控制系統給定值不同，又都具有轉速控制及轉矩控制兩種方式。但這里的轉矩控制是指變頻器的控制方式，區別于理論上同樣基于動態數學模型的異步電動機直接轉矩控制系統。圖2中速度調節器、轉矩電流調節器及關于轉子磁場定向角辨識的3個模塊都含有可設定參數，根據系統運行可以精確調試，或者采用變頻器默認參數值。磁鏈閉環子系統的不同是實際系統與理論模型的主要差別:磁鏈子系統中磁化曲線模塊的輸出，作為勵磁電流調節器的給定值。因此實際操作中，預先通過變頻器參數設定環節測量電動機的磁化曲線顯得非常重要。通過模型分析，學生不僅深入了解矢量控制理論在實際系統中的應用技術，而且容易理解變頻器有關矢量控制參數的物理意義以及設置。
2工業過程閉環控制
西門子MM440矢量變頻器的控制方式按照電動機的數學模型可以分為兩大類:基于穩態數學模型的V/f特性控制和基于動態數學模型的矢量控制［9］。前者又細分為V/f線性的、帶有電壓提升的、滑差補償的幾種方式，但都是電機轉速開環控制;而后者是轉速閉環控制。為了滿足實際控制系統的要求，變頻器提供了工藝流程PID控制器。以節能為主要目的的異步電動機調速系統一般只需要平滑調速，對動態性能要求不高，適合采用V/f特性控制方式，如變頻供水和通風系統。課程設計題目要求學生設計由PLC、變頻器和兩臺電機組成的“一拖多”變頻供水系統。完成從變頻器的控制方式、閉環控制系統的給定、反饋通道和反饋信號等變頻器有關參數設置，到PLC的簡單控制程序。熟悉系統的PID控制器默認參數及調節范圍，并在最后實驗過程中運行調試。硬件電路包括接觸器、PLC的控制電路，還有從實驗平臺數字電壓表箱取出負載發電機輸出電壓信號，模擬供水壓力反饋信號給變頻器的模擬輸入端子。
3工業現場總線
現代運動控制系統很少是單臺變頻器(電機)運行，往往是數臺變頻器協調控制，系統中還有各種數據采集及其他智能終端設備。矢量變頻器在復雜系統中僅僅是一個高智能的電機驅動器，依靠其擴展通訊模塊集成到工業現場總線控制系統中。課程設計典型題目—多電機協調控制系統，要求學生設計卷繞機械裝置驅動控制系統。這里不僅要控制卷材的張力還要協調兩臺電機的運行速度［10］，兩臺電機分別采用轉矩控制和轉速控制。變頻器適合采用無脈沖編碼器的矢量控制(SLVC)方式。SLVC的控制性能取決于變頻器相關參數的設置以及電動機數據測量的精度，因此，系統調試前必須用變頻器對電動機所有參數進行自動檢測。主、從電動機協調控制實驗平臺采用低成本的集成方式。采用西門子PLC200SMART可編程控制器和兩臺MM440變頻器，通訊采用485總線、USS通訊協議，因此不需要額外的現場總線通訊模塊。PLC200作為主站控制變頻器，按照系統的設計要求設置變頻器的控制參數，控制電動機的啟動、停止，控制方式的切換，運行速度的協調等;并采集每臺電動機的運行數據傳送到工作站。除了交流調速系統外，典型的直流電機雙閉環數字調速系統、機器人［11－12］及車輛控制等作為課程設計題目具有豐富的研究內容，所以要不斷地為學生創造相應的實踐教學環境。
4結語
“運動控制”課程設計的教學過程具有綜合性、實踐性和創新性的特點，課程設計過程要啟發學生以掌握的理論知識去分析先進工程技術實際模型。這里特別要注重矢量控制結構圖中理論與實際的差距，掌握變頻器參數設置及工藝流程PID控制器的應用，以及現代運動控制系統中工業現場總線技術、人機界面與組態軟件技術的綜合應用。
作者：徐江寧 單位：大連理工大學電子信息與電氣工程學部
參考文獻:
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運動控制范文3
關鍵詞：運動控制系統；課程建設；教學方法；4A網絡教學平臺
作者簡介：雷美珍（1980-），女，浙江麗水人，浙江理工大學機械與自動控制學院，講師；任佳（1977-），女，山西太原人，浙江理工大學機械與自動控制學院，副教授。（浙江 杭州 310018）
基金項目：本文系浙江理工大學“嵌入式運動控制系統”系列課程建設、“運動控制系統”4A精品網絡課程的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）25-0124-02
“運動控制系統”課程是以交直流電動機為控制對象，利用電力電子技術、計算機控制技術和自動控制原理等知識來實現對拖動系統的控制，具有知識面寬、綜合性和實踐性強的特點，如何改革和建設該課程顯得十分必要。[1]該課程體系內容主要包括直流拖動控制系統、交流調速控制系統和伺服控制系統三大塊，其理論與方法可在數控加工、鋼材軋制、物料輸送及機器人運動等多個行業、領域應用，是一類充分體現專業辦學特色的課程，即“強弱電結合、電力與電子技術結合、軟件與硬件結合、元件與系統結合”的課程。通過本課程的學習，使學生不僅具備從事運動控制系統設計、調試和運行的能力，而且能夠根據不同的控制對象及要求，選擇合適的系統結構、單元部件和控制規律。[2]
“運動控制系統”課程的傳統教學一般按照教材內容，從理論上對運動控制系統進行分析，實驗學時也是非常有限，如浙江理工大學（以下簡稱“我?！保斑\動控制系統”課程總共48學時，實驗學時僅6學時。學生在有限的課堂教學里很難掌握到各種因素變化給運動控制系統帶來的具體影響；在真實的實驗環境下，也很難重現各種錯誤設計和故障過程，[3]因而教學效果和質量很難提高，有必要進行重點改革與建設。本文結合運動控制系統重點課程建設和精品網絡課程建設，就教學體系、課堂教學、實踐教學、考核方式及網絡化教學等方面進行了一系列的優化與改革，實踐證明了該課程建設與改革提高了教學質量，受到學生好評。
一、課程體系優化
按照電氣工程及其自動化專業培養方案和課程教學大綱的要求，進行“運動控制系統”課程內容體系結構的優化，使課程內容既能充分展示本課程的核心領域知識，又能反映該領域的最新技術發展，體現學科發展方向。在強調理論教學的同時，更加注重實踐性環節的建設，新增技能操作、仿真訓練、綜合應用等實驗實訓，培養學生的創新思維和解決實際問題的能力?！斑\動控制系統”課程優化后的課程體系如圖1所示。
由于專業學時的壓縮，“運動控制系統”課程總學時從原來的96學時減到現在48學時，但課程內容并沒有減少，因此必須對教學內容進行更新和選擇，使教學和先進運動控制技術發展同步。課程教學內容要淘汰或淡化落后的調速方式：例如在直流調速系統中的有環流晶閘管可逆調速系統；在交流調速系統中，交流調壓調速方式只做簡要介紹。另外需要適當補充新型調速方式內容：異步電動機矢量控制、直接轉矩控制及永磁同步電動機的矢量控制等。
二、課堂教學改革
由于“運動控制系統”課程內容多，課時相對較少，目前傳統的教學模式以“滿堂灌”為主，從而造成學生養成依賴心理，學習主動性和積極性不高。根據該課程的特點，進行課堂教學改革，主要有以下幾個方面：
1.采用案例式、啟發式和討論式教學方法
在講解新內容時，教師可以提前準備好典型應用實例，然后有針對性地提出問題，引導學生利用已有知識進行分組討論，分析和解決問題，然后得出結論，最后由教師加以補充總結。該教學方法的改革增強了師生之間的互動性，提高了學生的學習積極性。
2.自制實驗設備進課堂
以“基于單片機的電瓶車調速器設計”為項目案例。首先讓學生了解一下電瓶車的國內外研究現狀，然后將實際系統包括有刷直流電機或無刷直流電機、功率主電路、電源電路、單片機控制電路等將實驗板直接在課堂進行演示。學生能接觸到實際系統，有很好的感性認識，就會產生很高的積極性。最后開始講解該系統設計總體框架和思路，可將系統分解為硬件部分和軟件部分來講解。自制實驗板如圖2所示。
3.采用軟件仿真技術
由于硬件資源有限，而課程內容全面，無法一一進行實驗，采用軟件仿真技術（如Matlab軟件）輔助課堂教學，運動控制系統的建模可參考文獻。[4]該方法不僅驗證了書本上的結論，還使學生掌握了參數或環節變化對運動控制系統運行的影響。
三、實驗教學創新
目前，我校“運動控制系統”課程只能設置2個實驗，直流拖動控制系統實驗與交流拖動控制系統實驗， 實驗類型以驗證性為主，并且要在規定的時間內在固定的實驗臺上完成。學生往往對按規定程序操作的指定性實驗不感興趣。即使學生有一些新想法也很難進行驗證，這顯然不利于學生創新能力的培養。[5]為了提高實驗教學質量和加強學生創新能力培養，本課程建設團隊在實驗教學中進行了改革和創新。從工程應用角度出發，開發設計性、綜合性實驗，虛擬仿真實驗和傳統的物理實驗相結合，優勢互補。具體有以下幾個方面：
第一，本課程團隊先修訂實驗指導書，開發了雙閉環PWM直流調速系統設計、SPWM變頻器設計和機器人運動控制系統等設計性及綜合性實驗，提高了學生的動手能力與科研素質。
第二，利用MATLAB/simulink中的電力系統工具箱搭建典型的運動控制系統，設計各種仿真模型，開發了電流截止負反饋直流調速系統、SVPWM交流變頻調速系統、感應電機矢量控制系統等創新型虛擬仿真實驗，提高學生分析問題和解決問題的能力。特別是雙閉環直流調速系統的simulink仿真模型，利用該模型學生可以分析雙閉環直流調速系統的啟動性能、系統突加減變負載運行工況下的速度、電流及轉矩變化情況以及系統抗電網電壓等各種擾動下的速度響應。
第三，教師分層次進行實驗項目設計，[6]即針對學生基礎、能力層次的不同，在實驗設計與實踐方面對學生也要有不同的要求。對于具有較好專業基礎、創新能力和主動性的學生，可在教師的指導下設計實驗項目方案，一般選2人一組，分別設計硬件系統和軟件系統。包括控制電路、功率主電路、信號檢測電路、驅動電路、保護電路和軟件控制算法，實驗室應為學生提供主要電子元器件及開發調試環境。實驗控制方案可以超越實驗平臺控制方法，有利于培養學生的綜合專業素質。
第四，增加開放性實驗室，實現部分優秀學生進實驗室鍛煉并參與科研。在開放性實驗室里，學生可以焊接并調試硬件電路板，編寫并調試運動控制程序，開展運動控制系統帶負載實驗等。
四、考核方法改革
課程建設和改革不僅要有知識的更新，也要有科學的考核方式。傳統的以期末“一考定成績”的評價方式，在很大程度上制約教育質量和學生學習積極性，不利于素質教育和創新教育的順利開展。為此根據“運動控制系統”課程的性質和特點，本團隊進行了課程考核方式改革。具體分以下幾個方面：
第一，選用課程體系的核心內容，采用體現創新特點的考試題型，開發“運動控制系統”課程的試題庫，期末考試題將從試題庫中隨機抽取。
第二，注重對學生平時學習狀況與效果的考查，其中課后作業、仿真大作業、自制電路板等均計入期末總成績。
第三，實驗環節單獨考核，注重對實驗基本原理、操作步驟及實驗結果分析的考核。
第四，“運動控制系統”課程相關的科技論文和專利等均可進行學術創新加分，鼓勵學生進行學術研究，培養學生的科研能力。
五、網絡化教學平臺建設
網絡教學平臺能存儲、處理、傳遞教育信息，既是承載數字課程資源的載體，也成為教師進行教學改革提高教學質量的途徑與基礎。本團隊將4A網絡教學平臺引入“運動控制系統”課程建設，實施混合式教學。4A網絡教學平臺提供了包括答疑、討論、課程作業等多種師生互動方式，通過這些方式，教師可以展開對學生的學習指導、答疑、批改作業及討論交流等教學活動的互動。通過4A網絡教學平臺可以及時解決學生學習過程中遇到的各種問題，為師生互動提供便捷途徑。通過數字化網絡資源的建設，將課程的前沿文獻、電機控制程序、功率驅動芯片資料、TI官方文檔等重要的資源放到網絡平臺上進行共享，有利于拓寬學生的知識面。
六、總結
根據“運動控制系統”課程的性質和特點，進行重點建設和改革，對課程體系進行了優化，對課堂理論教學、實驗教學及考核方式進行了改革，并對4A網絡平臺的數字化資源進行建設和擴展。教學實踐證明，本團隊進行的一系列教學模式改革和課程建設獲得了較好的教學效果，對于培養學生的思維能力和實踐動手能力都有很大的幫助，特別是自制實驗板進課堂和仿真輔助教學等教學模式值得推廣。
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運動控制范文4
關鍵詞：伺服驅動技術，直線電機，可編程計算機控制器，運動控制
1引言
信息時代的高新技術流向傳統產業，引起后者的深刻變革。作為傳統產業之一的機械工業，在這場新技術革命沖擊下，產品結構和生產系統結構都發生了質的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業開始了一場大規模的機電一體化技術革命。
隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節約能源、降低材料消耗、增強企業競爭力等方面起著極大的作用。
在機電一體化技術迅速發展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環交流伺服驅動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。
2全閉環交流伺服驅動技術
在一些定位精度或動態響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環控制系統，并充分發揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統的增益調節，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節系統增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。
一般情況下，這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環，也作位置環。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現全閉環控制。比較傳統的全閉環控制方法是：伺服系統只接受速度指令，完成速度環的控制，位置環的控制由上位控制器來完成（大多數全閉環的機床數控系統就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統的推廣。目前，國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環數字式伺服系統，使得高精度自動化設備的實現更為容易。其控制原理如圖1所示。
該系統克服了上述半閉環控制系統的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現真正的全閉環位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統。
3直線電機驅動技術
直線電機在機床進給伺服系統中的應用，近幾年來已在世界機床行業得到重視，并在西歐工業發達地區掀起"直線電機熱"。
在機床進給系統中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環節，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優點。
1.高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。
2.精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。
3.動剛度高由于"直接驅動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。
4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機，就可以無限延長其行程長度。
6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。
7.效率高由于無中間傳動環節，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。
直線傳動電機的發展也越來越快，在運動控制行業中倍受重視。在國外工業運動控制相對發達的國家已開始推廣使用相應的產品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統，它能提供很高的動態響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。
4可編程計算機控制器技術
自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段?？删幊逃嬎銠C控制器（PCC）就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。
與傳統的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統的循環周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。
基于這樣的操作系統，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統的調度管理下并行運行，共同實現項目的控制要求。
PCC在工業控制中強大的功能優勢，體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS（分布式工業控制系統）技術互相融合的發展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發展潛力。
5運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現主要是因為：（1）為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智能醫療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業現場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。
運動控制卡通常采用專業運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的發送、外部信號的監控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業中設備自動化的各個領域。
這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業，具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。
運動控制范文5
關鍵字 開放式；數控系統；運動控制卡；制碼系統
中圖分類號TP2 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）101-0210-02
0引言
運動控制是根據上位數控系統發出的命令來控制電機運動的方法，在數控系統中占據重要的位置。目前，國外有關運動控制方面的技術研究已經比較成熟。
相對而言，我國在運動控制領域的研究起步較晚，在穩定性、可靠性和實用性方面都仍存在問題。開放式數控制碼系統主要是在小零件上制作標記的加工過程，對速度要求高、位置要求準確。根據中國國情，為開放式數控制碼系統開發一款成本低廉、功能完備穩定、效果良好的運動控制卡是十分可行和必要的。
1 開放式數控制碼系統的組成
開放式數控制碼系統分軟件系統和硬件結構兩部分。軟件系統就是安裝在PC主機上控制開放式數控制碼機運作的程序；硬件部分主要由負責人機操作的PC電腦主機、PCI光電隔離運動控制卡、硬件驅動器和開放式數控制碼機四部分組成，如圖1。
如圖2為給零件加工制碼的整個流程，先由PC機上的開放式制碼系統發出制碼指令，指令通過PCI光隔卡轉換成高低電平信號，硬件驅動器再將高低電平信號的電壓放大，最后驅動制碼機中的三個步進電機進行加工制碼。
整個制碼過程中，系統的運行性能及控制精度都與PCI光電隔離運動控制卡的設計息息相關。因此，開放式數控制碼系統硬件結構設計的關鍵就是PCI光電隔離運動控制卡的改造設計 。
PCI光隔運動控制卡的主要功能是負責制碼機與PC機之間的數據通信，將PC機中的輸入輸出信號以高低電平的方式進行傳輸，該卡是嵌入于PC機的主板上聯合運作的。
硬件驅動器主要負責是將PCI光隔卡輸出的高低電平信號放大，足以驅動制碼機運轉，主要包括穩壓器、放大電路等。開放式數控制碼機里包含三相六拍的步進電機三個，分別用來控制制碼機的刀架轉動、刀架上下移動和被加工零件架的轉動。
2 運動控制卡
開放式數控制碼系統中的運動控制卡采用了宏拓PCI-7505光隔16路輸入/16路輸出開關量板。
PCI-7505板主要有TTL電平輸出和功率輸出兩種方式，輸出端最大功率可驅動24V/200mA或12V/200mA負載，采用光隔離技術，實現16路開關量獨立輸出。PCI-7505光隔卡采用的是共地方式，不需要外接電源，由于應用光電隔離技術，各輸入輸出開關量相互獨立，從而實現16路電壓型開關量的并行輸入，所以在光隔板上的光耦器件焊接上合適的限流電阻，使其輸入電流維持在4mA左右，便能適應不同電壓的開關量輸入。
PCI-7505包括開關量輸入、開關量輸出、PCI-ISA總線轉換橋電路和地址譯碼及數據鎖存四大功能模塊，如圖3所示。光電隔離芯片采用的是電流方式工作，電流務必保持4mA左右，因此，在電流不變的前提下，改變限流電阻的阻值，便可改變開關量輸入信號電壓。信號值“1”表示高電壓信號，信號值“0”表示低電壓信號。
首先，利用PCI光電隔離卡來控制制碼機運作，需要的是TTL電平輸出方式，通過高低電平信號的變換來實現對步進電機的控制。
再則，現使用的制碼機中是36伏的穩壓電源；PC中的制碼控制程序發出高電平輸出信號，經PCI光隔卡輸出10V電壓，再進入驅動器，經放大電路放大到36V，帶動制碼機制碼。PCI光隔卡采用TTL電平輸出方式時，其輸出電壓為5V，要使其進入驅動器的電壓達到10V，則需對PCI光電隔離運動控制卡進行改造設計。
3 運動控制卡的改造設計
3.1 實現TTL電平輸出
宏拓PCI-7505光隔卡出廠時默認為功率輸出方式，而我們開放式數控制碼系統中需要的是TTL電平輸出方式，所以首先需要將PCI光隔卡改造為TTL電平輸出方式。
具體方法是將功率驅動芯片MC1416卸下，將其插座上除8，9腳之外的所有輸入輸出腳用短路線端短接，如圖4中各腳之間的短接示意圖。然后將PCI板卡上其它二塊相同的功率驅動芯片，都采用圖4中相同的方法短接改造。
這樣改造之后，可使光隔離輸出的信號直接送到XS1輸出端，來實現TTL電平輸出。
3.2 實現放大驅動器電壓的方法
PCI-7505卡輸入輸出信號的傳送都采用光電隔離技術，經過多次嘗試和試驗操作測試，可以將一個30k的上拉電阻焊接在短接的MC1416各端（除8，9腳）與外接電源端之間，通過焊接的30K上拉電阻來增大輸出電阻，從而使輸出電壓由5V放大到10V。
經過焊接上拉電阻的方法改造之后，外接36V電壓的PCI光隔卡，會產生大于1mA的電流，經改造過的PCI卡中的光偶器件可輸出10V電壓，再通過硬件驅動器進行放大，從而驅動開放式數控制碼機運作。
4 實驗結果
在開放式數控制碼系統運行的一年中，零件制碼加工運作完全正常，成功率達95%，速度和精度的要求都完全合格，下位機中各種故障及突發事件的發生，也能即時通過此次改造的運動控制卡將信號傳遞回上位機。
此次運動控制卡的改造設計，不但能很好的應用于開放式數控制碼系統中，而且還大大降低了成本，實現了一個經濟型的開放式數控制碼系統，具有較高的實用價值。
參考文獻
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運動控制范文6
引言
運動控制技術在工業、辦公和家庭等自動化方面的應用日益廣泛，控制形式也由以機械提供動力驅動的簡單啟停控制，發展到對其位置、速度、加速度、轉矩等的精確控制。原先的“電機拖動”、“電氣傳動”已經發展到“運動控制”的新階段。
運動控制芯片
PCI總線是一種先進的高性能32／64位地址數據復用局部總線，可以同時支持多組設備。實現PCI總線接口的方法主要有兩種：一是采用CPLD或FPGA設計PCI接口，這種方法比較靈活，但是其難度較大，設計周期也較長。二是采用專用的PCI接口芯片，可以大大減少設計者的工作量，從而縮短開發周期，降低開發成本。本運動控制卡采用PLX公司的PCI9052接口芯片進行設計，該芯片符合PCI2.1規范。
與ISA總線相比，PCI總線支持三個物理空間：存儲器地址空間、I／O地址空間和配置空間。配置空間是PCI特有的一個空間，所有的PCI設備都必須提供配置空間。PCI9052包含一個用于加載配置信息的串行EEPROM接口，用于裝載一個特定適配設備信息。串行EEPROM中存儲了PCI9052的重要的配置信息，如設備號、制造商號、設備類型號、局部空間基地址以及局部空間描述符等信息。PCI9052對EEPROM型號的要求是比較嚴格的，可以使用的包括HolTek的HT93LC46，MicroChip的93LC46B等。
在ISA模式下，EEPROM的使用是必需的，為使PCI9052正常工作在ISA模式下，首先應確保EEPEOM能被找到，并且將PCI9052的第68管腳接低電平。EEPROM的內容非常重要，它直接關系到整個板卡能否正常工作，在設計時要特別注意。
運動控制芯片
傳統的運動控制器多采用嵌入式高性能單片機或DSP來實現，但系統集成度不夠高，電路復雜，且軟、硬件研制周期長。采用專用運動控制器可以提高系統集成度、插補速度及可靠性，同時簡化電路，縮短開發周期。
目前市場上有多種運動控制器，如美國的PMD公司以及日本的NOVA、KYOPAL、SEEK公司的產品。本設計采用NOVA公司的MCX312，它能同時控制獨立兩個伺服電機或步進電機的運動控制芯片。以脈沖串的形式輸出，能對伺服電機和步進電機進行位置控制、插補驅動、速度控制等。
獨立二軸驅動
一個芯片可分別控制2個電機驅動軸的運動。每個軸都可以進行定速驅動，直線加／減速驅動，S曲線驅動等，2軸的性質相同；輸出驅動脈沖的范圍為1PPS～4MPPS，使用16MHz時鐘時，輸出脈沖頻率精度小于±0.1％。
定量驅動和連續驅動
定量驅動是指以固定速度或加／減速度輸出制定數量的脈沖，用以移動到確定位置或進行確定的動作，連續驅動連續輸出驅動脈沖直至高位的停止命令或外部的停止信號有效，用以原點搜尋、掃描操作、及電機旋轉速度控制。
插補驅動
可進行相對于當前位置范圍－8388607～±8388607內的2軸直線插補及圓弧插補，插補精度為±0．5LSB，速度范圍為1PPS～4MPPS，并可以連續地運用2軸直線及圓弧插補在每個插補節點不停的驅動，其最大速度可達2MHz。
位置控制
每軸都有兩個32位位置計數器，一個是芯片內部管理驅動脈沖輸出的邏輯位置計數器，另一個是管理從外部編碼器來的脈沖的實際位置計數器，并可通過內部寄存器的設定，使得當位置計數器同比較寄存器的大小關系有變化時，產生中斷。
實時監控
在驅動過程中，可以通過實時讀取片內部寄存器得到邏輯位置、實際位置、驅動速度、加速度以及加／減速狀態(加速中，定速中，減速中)等信息。
其他功能
MCX312還具有許多其他重要功能：由外部信號控制進行定量驅動、連續驅動；硬件限制；緊急停止；驅動狀態輸出；脈沖輸出方式選擇；輸入信號濾波等。
系統設計
在硬件系統中，PCI9052作為連接CPU與運動控制芯片的橋梁，完成了從PCI總線到ISA總線的過渡。CPU通過編程對運動控制芯片進行控制，以實現對兩軸運動的控制。
該設計硬件結構如下圖所示，PCI9052與PCI總線相連，AD[31：0]、CBE[3：0]、PAR、TRDYN、IDSEL、STOPN、PERRN、SERRN、CLK、RSTO、INTAO、LOCKN等是必須實現的信號，EESK、EEDO、EEDI、DDCS與串行EEPROM 相連；CPU以16位數據對MCX312進行控制，使其向外發出X及Y方向脈沖信號，以控制兩個方向軸上的運動。數控系統通過位置傳感器返回其包括nLMTP、nLMTM、nlNPOS、nALARM等系統位置信息，進而實現左右方向限位，伺服到位及報警等功能。編碼器輸入信號引起MCX312的實際位置計數器的變化，可以得到兩軸相對于原點的實際移動位置。通用輸入輸出擴展了系統功能，在應用中可根據實際情況用作不同的用途。
在電路設計時應考慮以下幾點：
(1)根據PCI協議規定，PCI總線的CLK信號線的長度為2500mil，其他信號線的長度以1500mil以內為宜；
(2)因系統中多為開關量輸入輸出，在實際工作中，應盡量避免外界信號的干擾，為達到這個目的，在系統中采用光電耦合器件，其輸入端配置發光器件，輸出端為受光器，開關量輸入接入電路中，會被擋在光電耦合器以外，從而將干擾隔離；
(3)數字電路信號電平轉換過程中會產生很大的沖擊電流，并在傳輸線和電源內阻上產生較大的壓降，形成嚴重的干擾。為了抑止這種干擾，在芯片的電源和地之間連接高頻特性好的0.1μF左右的去耦電容；
(4)總線信號PRSNT1#的PRSNT2#中必須有一個接地，它們表明板卡的存在并提供該板對電源要求的有關信息。
函數庫及驅動設計
運動控制卡給用戶提供了一個軟硬件的使用平臺，用戶可以根據自己的需要選擇使用自己需要的功能，而對于功能實現，函數庫的編制是必須的。函數庫用于運動控制系統的二次開發，編程人員可以使用高級語言，通過對庫函數的調用，來實現對運動控制系統的控制。該系統的庫函數包括5類。
(1)基本參數設置，包括卡的初始化與釋放、脈沖輸出方式、軟硬件限位設
定、脈沖輸出方式及編碼器輸入的工作方式、加／減速方式設定及輸入信號濾波功能設置等；
(2)運動參數的設定與讀取，包括范圍設定、加／減速度的設定與讀取、驅動速度的設定與讀取、初始速度的設定與讀取、邏輯／實際位置計數器的設定與讀取、COMP+／COMP-寄存器的設定等；
(3)驅動狀態檢查，包括獲取各軸的驅動狀態及插補驅動狀態；
(4)脈沖驅動輸出及設定，包括兩軸直線插補、順時針／逆時針圓弧插補、定量驅動、連續驅動及驅動的減速停止與立即停止；
(5)開關量輸入輸出，包括所有開關量的輸入輸出及單個輸入輸出的控制。
開發Windows下的應用程序應考慮系統的限制，Windows系統為保護系統對用戶的訪問權限進行了劃分，用戶所處的級別由系統對硬件資源進行了屏蔽，用戶不能直接訪問硬件資源。為了達到與硬件通信的目的，必須編寫驅動程序。
用于Windows驅動開發的工具包括Windriver，Driver Studio以及DDK(Driver Develop Kit)。Wind river使用簡單，不需要專門的關于系統驅動的知識，開發時間短，但效率低，且不易；DDK效率及可靠性高，但使用煩瑣，開發周期長；Driver Studio包括Driver Works，Soft ICE，Dirver Agent等工具，具有開發調試的強大功能，把DDK用類的形式進行了封裝，使用簡單。本文就是利用DriveStudio進行驅動開發的。
Driver Works提供了Driver Wizard向導，利用它可以生成驅動程序的框架，其中最為關鍵的一步添加相應的I／O端口、內存資源、DMA、中斷等相應得硬件資源，并在相應的處理程序中添加代碼。
結論
本系統采用PCI總線接口及MCX312運動控制芯片，支持即插即用，可用于多種操作系統，具有輸出脈沖頻率高、控制準確、易向多軸擴展等特點，可廣泛應用于機器人、基于PC的數控系統中。
參考文獻
[1]尹勇，李宇．PCI總線設備開發寶典．北京航空航天大學出版社，2005.
[2]葉佩青，江勁松．MCX314運動控制芯片與數控系統設計．北京航空航天大學出版社，2002．
