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运动控制范文1
关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制
1引言
信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。
2全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。
3直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
4可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。
基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。
5运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
运动控制范文2
通过对“运动控制”课程设计教学的研究与实践，提出了交流电机矢量控制调速系统课程设计的新方法。将矢量控制的理论模型与变频器实际的矢量控制系统结构图进行对比分析，研究变频器的矢量控制和工艺流程PID控制器所包含模块的参数设置，综合运用现代运动控制系统的现场总线通信与PLC编程技术、人机界面与组态软件技术，完成具有实际工程背景的课程设计。丰富了运动控制课程设计的教学内容，促进了学生的理论知识与现代工程技术密切结合。
关键词:
课程设计;交流调速系统;矢量控制;变频器
“运动控制系统”教学容易出现重视理论分析和传统教学实验，轻视实际控制系统中先进技术应用的分析;“运动控制课程设计”又经常成为理论上的设计，或控制系统理论模型的仿真验证。受实践教学环境限制，选题一般是双闭环模拟直流调速系统设计及调试，或是数字直流调速系统设计及仿真。交流调速课程设计一般是基于稳态数学模型的SPWM变频技术、V/f协调控制方式、单闭环无静差数字调速系统设计及仿真;变频电源硬件电路包括三相电压源型变频电源主电路、保护电路、单片机的检测、控制电路和驱动电路设计。从开关器件、控制电路的参数计算到软件的设计编程，内容丰富、时间紧凑。虽然对系统的整体设计训练有很大帮助，但与实际工程应用现状差距很大。提高变频电源的效率在硬件电路上要求尽可能提高功率器件的开关频率、采用软开关技术、完善的功率器件驱动电路和缓冲电路的设计;软件上还得考虑改进正弦调制波等［1－2］。而两周的课程设计时间要完成类似这种交流调速系统的软、硬件设计，更进一步从变频电源到采用矢量控制理论的数字调速系统的设计及仿真，会有很大难度。考虑到无论采用什么数学模型处理交流电动机变频调速问题，变频电源硬件电路基本上是一样的或是通用的。因此可以考虑在“电力电子技术”课程中布置大作业或开设“电力电子技术课程设计”，完成数字交、直流调速系统硬件电路的设计。基于动态数学模型的交流电动机矢量控制技术已经相当成熟，在中、高档变频器中得到广泛应用。因此课程设计的选题应该覆盖矢量控制技术，采取有效措施加强理论教学和实际工程先进技术应用的结合。深刻理解矢量控制理论在交流调速系统中的应用;如何利用变频器构成闭环控制系统;如何采用工业现场总线、PLC，将变频器集成在大型复杂控制系统中。为此实验室做了“运动控制课程设计”的教学改革研究，并设计了异步电动机协调控制的综合实验平台。
1矢量控制数学模型
交流调速的教学往往是数学公式推导多、仿真也仅限于课堂教学演示。学生缺少相关的训练，对电机数学模型及各种控制方法难以理解，更不清楚矢量控制理论在实际系统中如何实现［3－4］。所以课程设计开始要引导学生对教材中各种矢量控制系统模型特点进行分析总结，并对西门子MM440变频器的各种控制结构图［5］进行对比分析，找出理论上与实际交流调速系统最接近的控制模型，深刻理解矢量控制技术在实际系统中如何具体实现。相关文献［6－8］有多种矢量控制理论的异步电动机控制模型。按照转子磁场定向的矢量控制系统、根据其对磁链处理方法不同又分为间接矢量控制系统和直接矢量控制系统，后者模型一般包括速度调节器、转矩调节器、磁链调节器，甚至包括三相电流调节器。其中，逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的异步电动机直接矢量控制变频调速系统与实际变频器中的矢量控制模型比较接近。控制系统结构图都设置了转速和磁链两个闭环子系统，但实际系统没有设置磁链调节器和转矩调节器，而是通过励磁电流调节器和转矩电流调节器实现解耦控制。根据电机转速获取方法不同又分为不带编码器(SLVC)的和带编码器(VC)的矢量控制模型;两个模型根据控制系统给定值不同，又都具有转速控制及转矩控制两种方式。但这里的转矩控制是指变频器的控制方式，区别于理论上同样基于动态数学模型的异步电动机直接转矩控制系统。图2中速度调节器、转矩电流调节器及关于转子磁场定向角辨识的3个模块都含有可设定参数，根据系统运行可以精确调试，或者采用变频器默认参数值。磁链闭环子系统的不同是实际系统与理论模型的主要差别:磁链子系统中磁化曲线模块的输出，作为励磁电流调节器的给定值。因此实际操作中，预先通过变频器参数设定环节测量电动机的磁化曲线显得非常重要。通过模型分析，学生不仅深入了解矢量控制理论在实际系统中的应用技术，而且容易理解变频器有关矢量控制参数的物理意义以及设置。
2工业过程闭环控制
西门子MM440矢量变频器的控制方式按照电动机的数学模型可以分为两大类:基于稳态数学模型的V/f特性控制和基于动态数学模型的矢量控制［9］。前者又细分为V/f线性的、带有电压提升的、滑差补偿的几种方式，但都是电机转速开环控制;而后者是转速闭环控制。为了满足实际控制系统的要求，变频器提供了工艺流程PID控制器。以节能为主要目的的异步电动机调速系统一般只需要平滑调速，对动态性能要求不高，适合采用V/f特性控制方式，如变频供水和通风系统。课程设计题目要求学生设计由PLC、变频器和两台电机组成的“一拖多”变频供水系统。完成从变频器的控制方式、闭环控制系统的给定、反馈通道和反馈信号等变频器有关参数设置，到PLC的简单控制程序。熟悉系统的PID控制器默认参数及调节范围，并在最后实验过程中运行调试。硬件电路包括接触器、PLC的控制电路，还有从实验平台数字电压表箱取出负载发电机输出电压信号，模拟供水压力反馈信号给变频器的模拟输入端子。
3工业现场总线
现代运动控制系统很少是单台变频器(电机)运行，往往是数台变频器协调控制，系统中还有各种数据采集及其他智能终端设备。矢量变频器在复杂系统中仅仅是一个高智能的电机驱动器，依靠其扩展通讯模块集成到工业现场总线控制系统中。课程设计典型题目—多电机协调控制系统，要求学生设计卷绕机械装置驱动控制系统。这里不仅要控制卷材的张力还要协调两台电机的运行速度［10］，两台电机分别采用转矩控制和转速控制。变频器适合采用无脉冲编码器的矢量控制(SLVC)方式。SLVC的控制性能取决于变频器相关参数的设置以及电动机数据测量的精度，因此，系统调试前必须用变频器对电动机所有参数进行自动检测。主、从电动机协调控制实验平台采用低成本的集成方式。采用西门子PLC200SMART可编程控制器和两台MM440变频器，通讯采用485总线、USS通讯协议，因此不需要额外的现场总线通讯模块。PLC200作为主站控制变频器，按照系统的设计要求设置变频器的控制参数，控制电动机的启动、停止，控制方式的切换，运行速度的协调等;并采集每台电动机的运行数据传送到工作站。除了交流调速系统外，典型的直流电机双闭环数字调速系统、机器人［11－12］及车辆控制等作为课程设计题目具有丰富的研究内容，所以要不断地为学生创造相应的实践教学环境。
4结语
“运动控制”课程设计的教学过程具有综合性、实践性和创新性的特点，课程设计过程要启发学生以掌握的理论知识去分析先进工程技术实际模型。这里特别要注重矢量控制结构图中理论与实际的差距，掌握变频器参数设置及工艺流程PID控制器的应用，以及现代运动控制系统中工业现场总线技术、人机界面与组态软件技术的综合应用。
作者：徐江宁 单位：大连理工大学电子信息与电气工程学部
参考文献:
［1］刘凤君．现代高频开关电源技术及应用［M］．北京:电子工业出版社，2008:152－169．
［2］王兆安，刘进军．电力电子技术［M］．5版，北京:机械工业出版社，2009:159－163．
［3］白锐，张健．交流调速控制系统课程的教学改革与实践［J］．中国现代教育装备，2012(9):56－57，63．
［4］张敬南，彭辉．电力拖动控制系统课程教学改革与实践［J］．实验室研究与探索，2014，33(9):236－239．
［5］西门子电气传动有限公司．MICROMASTER440参数手册［EB/OL］．［2006－7－24］．
［6］李华德，李攀，白晶．电力拖动自动控制系统［M］．1版，北京:机械工业出版社，2009:158－176．
［7］周渊深，陈涛，朱希荣，等．电力拖动自动控制系统［M］．北京:机械工业出版社，2013:231－247．
［8］陈伯时，陈敏逊．交流调速系统［M］．3版，北京:机械工业出版社，2013:117－128．
［9］西门子电气传动有限公司．MICROMASTER440操作说明［EB/OL］．［2006－12－5］．
［10］张燕宾．变频器的转矩控制功能及其应用［J］．电气时代，2005(2):84－86．
运动控制范文3
关键词：运动控制系统；课程建设；教学方法；4A网络教学平台
作者简介：雷美珍（1980-），女，浙江丽水人，浙江理工大学机械与自动控制学院，讲师；任佳（1977-），女，山西太原人，浙江理工大学机械与自动控制学院，副教授。（浙江 杭州 310018）
基金项目：本文系浙江理工大学“嵌入式运动控制系统”系列课程建设、“运动控制系统”4A精品网络课程的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）25-0124-02
“运动控制系统”课程是以交直流电动机为控制对象，利用电力电子技术、计算机控制技术和自动控制原理等知识来实现对拖动系统的控制，具有知识面宽、综合性和实践性强的特点，如何改革和建设该课程显得十分必要。[1]该课程体系内容主要包括直流拖动控制系统、交流调速控制系统和伺服控制系统三大块，其理论与方法可在数控加工、钢材轧制、物料输送及机器人运动等多个行业、领域应用，是一类充分体现专业办学特色的课程，即“强弱电结合、电力与电子技术结合、软件与硬件结合、元件与系统结合”的课程。通过本课程的学习，使学生不仅具备从事运动控制系统设计、调试和运行的能力，而且能够根据不同的控制对象及要求，选择合适的系统结构、单元部件和控制规律。[2]
“运动控制系统”课程的传统教学一般按照教材内容，从理论上对运动控制系统进行分析，实验学时也是非常有限，如浙江理工大学（以下简称“我校”）“运动控制系统”课程总共48学时，实验学时仅6学时。学生在有限的课堂教学里很难掌握到各种因素变化给运动控制系统带来的具体影响；在真实的实验环境下，也很难重现各种错误设计和故障过程，[3]因而教学效果和质量很难提高，有必要进行重点改革与建设。本文结合运动控制系统重点课程建设和精品网络课程建设，就教学体系、课堂教学、实践教学、考核方式及网络化教学等方面进行了一系列的优化与改革，实践证明了该课程建设与改革提高了教学质量，受到学生好评。
一、课程体系优化
按照电气工程及其自动化专业培养方案和课程教学大纲的要求，进行“运动控制系统”课程内容体系结构的优化，使课程内容既能充分展示本课程的核心领域知识，又能反映该领域的最新技术发展，体现学科发展方向。在强调理论教学的同时，更加注重实践性环节的建设，新增技能操作、仿真训练、综合应用等实验实训，培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。“运动控制系统”课程优化后的课程体系如图1所示。
由于专业学时的压缩，“运动控制系统”课程总学时从原来的96学时减到现在48学时，但课程内容并没有减少，因此必须对教学内容进行更新和选择，使教学和先进运动控制技术发展同步。课程教学内容要淘汰或淡化落后的调速方式：例如在直流调速系统中的有环流晶闸管可逆调速系统；在交流调速系统中，交流调压调速方式只做简要介绍。另外需要适当补充新型调速方式内容：异步电动机矢量控制、直接转矩控制及永磁同步电动机的矢量控制等。
二、课堂教学改革
由于“运动控制系统”课程内容多，课时相对较少，目前传统的教学模式以“满堂灌”为主，从而造成学生养成依赖心理，学习主动性和积极性不高。根据该课程的特点，进行课堂教学改革，主要有以下几个方面：
1.采用案例式、启发式和讨论式教学方法
在讲解新内容时，教师可以提前准备好典型应用实例，然后有针对性地提出问题，引导学生利用已有知识进行分组讨论，分析和解决问题，然后得出结论，最后由教师加以补充总结。该教学方法的改革增强了师生之间的互动性，提高了学生的学习积极性。
2.自制实验设备进课堂
以“基于单片机的电瓶车调速器设计”为项目案例。首先让学生了解一下电瓶车的国内外研究现状，然后将实际系统包括有刷直流电机或无刷直流电机、功率主电路、电源电路、单片机控制电路等将实验板直接在课堂进行演示。学生能接触到实际系统，有很好的感性认识，就会产生很高的积极性。最后开始讲解该系统设计总体框架和思路，可将系统分解为硬件部分和软件部分来讲解。自制实验板如图2所示。
3.采用软件仿真技术
由于硬件资源有限，而课程内容全面，无法一一进行实验，采用软件仿真技术（如Matlab软件）辅助课堂教学，运动控制系统的建模可参考文献。[4]该方法不仅验证了书本上的结论，还使学生掌握了参数或环节变化对运动控制系统运行的影响。
三、实验教学创新
目前，我校“运动控制系统”课程只能设置2个实验，直流拖动控制系统实验与交流拖动控制系统实验， 实验类型以验证性为主，并且要在规定的时间内在固定的实验台上完成。学生往往对按规定程序操作的指定性实验不感兴趣。即使学生有一些新想法也很难进行验证，这显然不利于学生创新能力的培养。[5]为了提高实验教学质量和加强学生创新能力培养，本课程建设团队在实验教学中进行了改革和创新。从工程应用角度出发，开发设计性、综合性实验，虚拟仿真实验和传统的物理实验相结合，优势互补。具体有以下几个方面：
第一，本课程团队先修订实验指导书，开发了双闭环PWM直流调速系统设计、SPWM变频器设计和机器人运动控制系统等设计性及综合性实验，提高了学生的动手能力与科研素质。
第二，利用MATLAB/simulink中的电力系统工具箱搭建典型的运动控制系统，设计各种仿真模型，开发了电流截止负反馈直流调速系统、SVPWM交流变频调速系统、感应电机矢量控制系统等创新型虚拟仿真实验，提高学生分析问题和解决问题的能力。特别是双闭环直流调速系统的simulink仿真模型，利用该模型学生可以分析双闭环直流调速系统的启动性能、系统突加减变负载运行工况下的速度、电流及转矩变化情况以及系统抗电网电压等各种扰动下的速度响应。
第三，教师分层次进行实验项目设计，[6]即针对学生基础、能力层次的不同，在实验设计与实践方面对学生也要有不同的要求。对于具有较好专业基础、创新能力和主动性的学生，可在教师的指导下设计实验项目方案，一般选2人一组，分别设计硬件系统和软件系统。包括控制电路、功率主电路、信号检测电路、驱动电路、保护电路和软件控制算法，实验室应为学生提供主要电子元器件及开发调试环境。实验控制方案可以超越实验平台控制方法，有利于培养学生的综合专业素质。
第四，增加开放性实验室，实现部分优秀学生进实验室锻炼并参与科研。在开放性实验室里，学生可以焊接并调试硬件电路板，编写并调试运动控制程序，开展运动控制系统带负载实验等。
四、考核方法改革
课程建设和改革不仅要有知识的更新，也要有科学的考核方式。传统的以期末“一考定成绩”的评价方式，在很大程度上制约教育质量和学生学习积极性，不利于素质教育和创新教育的顺利开展。为此根据“运动控制系统”课程的性质和特点，本团队进行了课程考核方式改革。具体分以下几个方面：
第一，选用课程体系的核心内容，采用体现创新特点的考试题型，开发“运动控制系统”课程的试题库，期末考试题将从试题库中随机抽取。
第二，注重对学生平时学习状况与效果的考查，其中课后作业、仿真大作业、自制电路板等均计入期末总成绩。
第三，实验环节单独考核，注重对实验基本原理、操作步骤及实验结果分析的考核。
第四，“运动控制系统”课程相关的科技论文和专利等均可进行学术创新加分，鼓励学生进行学术研究，培养学生的科研能力。
五、网络化教学平台建设
网络教学平台能存储、处理、传递教育信息，既是承载数字课程资源的载体，也成为教师进行教学改革提高教学质量的途径与基础。本团队将4A网络教学平台引入“运动控制系统”课程建设，实施混合式教学。4A网络教学平台提供了包括答疑、讨论、课程作业等多种师生互动方式，通过这些方式，教师可以展开对学生的学习指导、答疑、批改作业及讨论交流等教学活动的互动。通过4A网络教学平台可以及时解决学生学习过程中遇到的各种问题，为师生互动提供便捷途径。通过数字化网络资源的建设，将课程的前沿文献、电机控制程序、功率驱动芯片资料、TI官方文档等重要的资源放到网络平台上进行共享，有利于拓宽学生的知识面。
六、总结
根据“运动控制系统”课程的性质和特点，进行重点建设和改革，对课程体系进行了优化，对课堂理论教学、实验教学及考核方式进行了改革，并对4A网络平台的数字化资源进行建设和扩展。教学实践证明，本团队进行的一系列教学模式改革和课程建设获得了较好的教学效果，对于培养学生的思维能力和实践动手能力都有很大的帮助，特别是自制实验板进课堂和仿真辅助教学等教学模式值得推广。
参考文献：
[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，
2003.
[2]陈跃东，郎朗，孙新柱，等.《电力拖动控制系统》教学改革研究与实践[J].宁波大学学报，2010，32（3）：98-101.
[3]张敬南.“电力拖动自动控制系统”中的仿真教学[J].电气电子教学学报，2010，32（4）：110-112.
[4]洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的Matlab仿真[M].北京：机械工业出版社，2009.
运动控制范文4
关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制
1引言
信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。
2全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。
3直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
4可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。
基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。
5运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
运动控制范文5
关键字 开放式；数控系统；运动控制卡；制码系统
中图分类号TP2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）101-0210-02
0引言
运动控制是根据上位数控系统发出的命令来控制电机运动的方法，在数控系统中占据重要的位置。目前，国外有关运动控制方面的技术研究已经比较成熟。
相对而言，我国在运动控制领域的研究起步较晚，在稳定性、可靠性和实用性方面都仍存在问题。开放式数控制码系统主要是在小零件上制作标记的加工过程，对速度要求高、位置要求准确。根据中国国情，为开放式数控制码系统开发一款成本低廉、功能完备稳定、效果良好的运动控制卡是十分可行和必要的。
1 开放式数控制码系统的组成
开放式数控制码系统分软件系统和硬件结构两部分。软件系统就是安装在PC主机上控制开放式数控制码机运作的程序；硬件部分主要由负责人机操作的PC电脑主机、PCI光电隔离运动控制卡、硬件驱动器和开放式数控制码机四部分组成，如图1。
如图2为给零件加工制码的整个流程，先由PC机上的开放式制码系统发出制码指令，指令通过PCI光隔卡转换成高低电平信号，硬件驱动器再将高低电平信号的电压放大，最后驱动制码机中的三个步进电机进行加工制码。
整个制码过程中，系统的运行性能及控制精度都与PCI光电隔离运动控制卡的设计息息相关。因此，开放式数控制码系统硬件结构设计的关键就是PCI光电隔离运动控制卡的改造设计 。
PCI光隔运动控制卡的主要功能是负责制码机与PC机之间的数据通信，将PC机中的输入输出信号以高低电平的方式进行传输，该卡是嵌入于PC机的主板上联合运作的。
硬件驱动器主要负责是将PCI光隔卡输出的高低电平信号放大，足以驱动制码机运转，主要包括稳压器、放大电路等。开放式数控制码机里包含三相六拍的步进电机三个，分别用来控制制码机的刀架转动、刀架上下移动和被加工零件架的转动。
2 运动控制卡
开放式数控制码系统中的运动控制卡采用了宏拓PCI-7505光隔16路输入/16路输出开关量板。
PCI-7505板主要有TTL电平输出和功率输出两种方式，输出端最大功率可驱动24V/200mA或12V/200mA负载，采用光隔离技术，实现16路开关量独立输出。PCI-7505光隔卡采用的是共地方式，不需要外接电源，由于应用光电隔离技术，各输入输出开关量相互独立，从而实现16路电压型开关量的并行输入，所以在光隔板上的光耦器件焊接上合适的限流电阻，使其输入电流维持在4mA左右，便能适应不同电压的开关量输入。
PCI-7505包括开关量输入、开关量输出、PCI-ISA总线转换桥电路和地址译码及数据锁存四大功能模块，如图3所示。光电隔离芯片采用的是电流方式工作，电流务必保持4mA左右，因此，在电流不变的前提下，改变限流电阻的阻值，便可改变开关量输入信号电压。信号值“1”表示高电压信号，信号值“0”表示低电压信号。
首先，利用PCI光电隔离卡来控制制码机运作，需要的是TTL电平输出方式，通过高低电平信号的变换来实现对步进电机的控制。
再则，现使用的制码机中是36伏的稳压电源；PC中的制码控制程序发出高电平输出信号，经PCI光隔卡输出10V电压，再进入驱动器，经放大电路放大到36V，带动制码机制码。PCI光隔卡采用TTL电平输出方式时，其输出电压为5V，要使其进入驱动器的电压达到10V，则需对PCI光电隔离运动控制卡进行改造设计。
3 运动控制卡的改造设计
3.1 实现TTL电平输出
宏拓PCI-7505光隔卡出厂时默认为功率输出方式，而我们开放式数控制码系统中需要的是TTL电平输出方式，所以首先需要将PCI光隔卡改造为TTL电平输出方式。
具体方法是将功率驱动芯片MC1416卸下，将其插座上除8，9脚之外的所有输入输出脚用短路线端短接，如图4中各脚之间的短接示意图。然后将PCI板卡上其它二块相同的功率驱动芯片，都采用图4中相同的方法短接改造。
这样改造之后，可使光隔离输出的信号直接送到XS1输出端，来实现TTL电平输出。
3.2 实现放大驱动器电压的方法
PCI-7505卡输入输出信号的传送都采用光电隔离技术，经过多次尝试和试验操作测试，可以将一个30k的上拉电阻焊接在短接的MC1416各端（除8，9脚）与外接电源端之间，通过焊接的30K上拉电阻来增大输出电阻，从而使输出电压由5V放大到10V。
经过焊接上拉电阻的方法改造之后，外接36V电压的PCI光隔卡，会产生大于1mA的电流，经改造过的PCI卡中的光偶器件可输出10V电压，再通过硬件驱动器进行放大，从而驱动开放式数控制码机运作。
4 实验结果
在开放式数控制码系统运行的一年中，零件制码加工运作完全正常，成功率达95%，速度和精度的要求都完全合格，下位机中各种故障及突发事件的发生，也能即时通过此次改造的运动控制卡将信号传递回上位机。
此次运动控制卡的改造设计，不但能很好的应用于开放式数控制码系统中，而且还大大降低了成本，实现了一个经济型的开放式数控制码系统，具有较高的实用价值。
参考文献
[1]张吉堂.现代数控原理及控制系统（第3版）[M].北京： 国防工业出版社，2009.
[2]方文超. 基于DSP的激光切割机运动控制卡的设计与实现[J].工业控制计算机. 2013.26（6）： 6-8.
运动控制范文6
引言
运动控制技术在工业、办公和家庭等自动化方面的应用日益广泛，控制形式也由以机械提供动力驱动的简单启停控制，发展到对其位置、速度、加速度、转矩等的精确控制。原先的“电机拖动”、“电气传动”已经发展到“运动控制”的新阶段。
运动控制芯片
PCI总线是一种先进的高性能32／64位地址数据复用局部总线，可以同时支持多组设备。实现PCI总线接口的方法主要有两种：一是采用CPLD或FPGA设计PCI接口，这种方法比较灵活，但是其难度较大，设计周期也较长。二是采用专用的PCI接口芯片，可以大大减少设计者的工作量，从而缩短开发周期，降低开发成本。本运动控制卡采用PLX公司的PCI9052接口芯片进行设计，该芯片符合PCI2.1规范。
与ISA总线相比，PCI总线支持三个物理空间：存储器地址空间、I／O地址空间和配置空间。配置空间是PCI特有的一个空间，所有的PCI设备都必须提供配置空间。PCI9052包含一个用于加载配置信息的串行EEPROM接口，用于装载一个特定适配设备信息。串行EEPROM中存储了PCI9052的重要的配置信息，如设备号、制造商号、设备类型号、局部空间基地址以及局部空间描述符等信息。PCI9052对EEPROM型号的要求是比较严格的，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，为使PCI9052正常工作在ISA模式下，首先应确保EEPEOM能被找到，并且将PCI9052的第68管脚接低电平。EEPROM的内容非常重要，它直接关系到整个板卡能否正常工作，在设计时要特别注意。
运动控制芯片
传统的运动控制器多采用嵌入式高性能单片机或DSP来实现，但系统集成度不够高，电路复杂，且软、硬件研制周期长。采用专用运动控制器可以提高系统集成度、插补速度及可靠性，同时简化电路，缩短开发周期。
目前市场上有多种运动控制器，如美国的PMD公司以及日本的NOVA、KYOPAL、SEEK公司的产品。本设计采用NOVA公司的MCX312，它能同时控制独立两个伺服电机或步进电机的运动控制芯片。以脉冲串的形式输出，能对伺服电机和步进电机进行位置控制、插补驱动、速度控制等。
独立二轴驱动
一个芯片可分别控制2个电机驱动轴的运动。每个轴都可以进行定速驱动，直线加／减速驱动，S曲线驱动等，2轴的性质相同；输出驱动脉冲的范围为1PPS～4MPPS，使用16MHz时钟时，输出脉冲频率精度小于±0.1％。
定量驱动和连续驱动
定量驱动是指以固定速度或加／减速度输出制定数量的脉冲，用以移动到确定位置或进行确定的动作，连续驱动连续输出驱动脉冲直至高位的停止命令或外部的停止信号有效，用以原点搜寻、扫描操作、及电机旋转速度控制。
插补驱动
可进行相对于当前位置范围－8388607～±8388607内的2轴直线插补及圆弧插补，插补精度为±0．5LSB，速度范围为1PPS～4MPPS，并可以连续地运用2轴直线及圆弧插补在每个插补节点不停的驱动，其最大速度可达2MHz。
位置控制
每轴都有两个32位位置计数器，一个是芯片内部管理驱动脉冲输出的逻辑位置计数器，另一个是管理从外部编码器来的脉冲的实际位置计数器，并可通过内部寄存器的设定，使得当位置计数器同比较寄存器的大小关系有变化时，产生中断。
实时监控
在驱动过程中，可以通过实时读取片内部寄存器得到逻辑位置、实际位置、驱动速度、加速度以及加／减速状态(加速中，定速中，减速中)等信息。
其他功能
MCX312还具有许多其他重要功能：由外部信号控制进行定量驱动、连续驱动；硬件限制；紧急停止；驱动状态输出；脉冲输出方式选择；输入信号滤波等。
系统设计
在硬件系统中，PCI9052作为连接CPU与运动控制芯片的桥梁，完成了从PCI总线到ISA总线的过渡。CPU通过编程对运动控制芯片进行控制，以实现对两轴运动的控制。
该设计硬件结构如下图所示，PCI9052与PCI总线相连，AD[31：0]、CBE[3：0]、PAR、TRDYN、IDSEL、STOPN、PERRN、SERRN、CLK、RSTO、INTAO、LOCKN等是必须实现的信号，EESK、EEDO、EEDI、DDCS与串行EEPROM 相连；CPU以16位数据对MCX312进行控制，使其向外发出X及Y方向脉冲信号，以控制两个方向轴上的运动。数控系统通过位置传感器返回其包括nLMTP、nLMTM、nlNPOS、nALARM等系统位置信息，进而实现左右方向限位，伺服到位及报警等功能。编码器输入信号引起MCX312的实际位置计数器的变化，可以得到两轴相对于原点的实际移动位置。通用输入输出扩展了系统功能，在应用中可根据实际情况用作不同的用途。
在电路设计时应考虑以下几点：
(1)根据PCI协议规定，PCI总线的CLK信号线的长度为2500mil，其他信号线的长度以1500mil以内为宜；
(2)因系统中多为开关量输入输出，在实际工作中，应尽量避免外界信号的干扰，为达到这个目的，在系统中采用光电耦合器件，其输入端配置发光器件，输出端为受光器，开关量输入接入电路中，会被挡在光电耦合器以外，从而将干扰隔离；
(3)数字电路信号电平转换过程中会产生很大的冲击电流，并在传输线和电源内阻上产生较大的压降，形成严重的干扰。为了抑止这种干扰，在芯片的电源和地之间连接高频特性好的0.1μF左右的去耦电容；
(4)总线信号PRSNT1#的PRSNT2#中必须有一个接地，它们表明板卡的存在并提供该板对电源要求的有关信息。
函数库及驱动设计
运动控制卡给用户提供了一个软硬件的使用平台，用户可以根据自己的需要选择使用自己需要的功能，而对于功能实现，函数库的编制是必须的。函数库用于运动控制系统的二次开发，编程人员可以使用高级语言，通过对库函数的调用，来实现对运动控制系统的控制。该系统的库函数包括5类。
(1)基本参数设置，包括卡的初始化与释放、脉冲输出方式、软硬件限位设
定、脉冲输出方式及编码器输入的工作方式、加／减速方式设定及输入信号滤波功能设置等；
(2)运动参数的设定与读取，包括范围设定、加／减速度的设定与读取、驱动速度的设定与读取、初始速度的设定与读取、逻辑／实际位置计数器的设定与读取、COMP+／COMP-寄存器的设定等；
(3)驱动状态检查，包括获取各轴的驱动状态及插补驱动状态；
(4)脉冲驱动输出及设定，包括两轴直线插补、顺时针／逆时针圆弧插补、定量驱动、连续驱动及驱动的减速停止与立即停止；
(5)开关量输入输出，包括所有开关量的输入输出及单个输入输出的控制。
开发Windows下的应用程序应考虑系统的限制，Windows系统为保护系统对用户的访问权限进行了划分，用户所处的级别由系统对硬件资源进行了屏蔽，用户不能直接访问硬件资源。为了达到与硬件通信的目的，必须编写驱动程序。
用于Windows驱动开发的工具包括Windriver，Driver Studio以及DDK(Driver Develop Kit)。Wind river使用简单，不需要专门的关于系统驱动的知识，开发时间短，但效率低，且不易；DDK效率及可靠性高，但使用烦琐，开发周期长；Driver Studio包括Driver Works，Soft ICE，Dirver Agent等工具，具有开发调试的强大功能，把DDK用类的形式进行了封装，使用简单。本文就是利用DriveStudio进行驱动开发的。
Driver Works提供了Driver Wizard向导，利用它可以生成驱动程序的框架，其中最为关键的一步添加相应的I／O端口、内存资源、DMA、中断等相应得硬件资源，并在相应的处理程序中添加代码。
结论
本系统采用PCI总线接口及MCX312运动控制芯片，支持即插即用，可用于多种操作系统，具有输出脉冲频率高、控制准确、易向多轴扩展等特点，可广泛应用于机器人、基于PC的数控系统中。
参考文献
[1]尹勇，李宇．PCI总线设备开发宝典．北京航空航天大学出版社，2005.
[2]叶佩青，江劲松．MCX314运动控制芯片与数控系统设计．北京航空航天大学出版社，2002．
