精密运动控制平台
一、产品概述
精密运动控制平台以典型运动机构做为控制对像，应用自有模型化控制算法开发环境，搭配多路多信号io板卡做为电量采集手段，高性能功放实现功率驱动，为高精密运动控制系统开发人员、研学人员，提供一套完整的算法验证平台。在该本台上可以跳过基础编码器采集、驱动软件开发等工作，直接验证高级控制算法。由于软变量全开放性，硬件系统自研，所以可以为算法开发人员提供有力的支撑。
二、产品特色 1、开发环境友好，基于matlab/simulink开发调制控制算法；2、融合轨迹生成与插补模块，测试、加入迭代学习和轨迹输入整形算法与光刻hil模型算法融合，实现同平台的模型仿真与实物控制； 3、具有丰富的接口板卡资源，可以方便的与激光干涉仪、跟踪仪、涡流传感器等反馈设备连接；
4、具有ethercat、canopen、profinet等工业现场总线的扩展能力；
5、被控对像可扩展性强，可以是伺服电机、多自由度高精度xyr运动平台、尺蠖式压电致动器等；
三、系统性能参数 精密运动控制平台由上位开发机、实时控制主机、 fpga io板卡、自研功率放大模块、商业驱动器和精密平面运动平台组成。
1、fgpa io板卡：fmc io采集卡是集ad、da、pwm控制、差分输入输出等多功能为一体的板卡，针对每个功能，采集卡设计了多通道同步采集机制。具体接口列表如图：
支持接口
描述
ad接口
16路ad接口，分辨率16bit，200ksps同步采样，输入范围±10v
da接口
2路da接口，分辨率16bit，输出范围±10v
差分信号输入接口
12路，光耦隔离保护，可用作增量编码器接口
差分信号输入输出接口
6路，可编程方向，可用作绝对值编码器数据接口，支持ssi、biss、endat和多摩川编码器。
差分信号输出接口
6路，可用作绝对值编码器时钟接口，支持ssi、biss、endat等编码器。
pwm驱动输出
6路pwm输出（a/b），具有软硬件保护功能
2、软件系统：
系统主架构图如下图所示：
主机系统架构图
如上图所示，主机系统架构主要包括信号采集板卡，下位机内部包含内核驱动模块和应用层库函数，上位机中包括matlab软件本身及封装好的simulink功能模块库。信号采集卡通过pcie通信协议与内核驱动模块通信，内核驱动模块通过ipc通信与应用层程序通信。本设计中，内核驱动模块与应用层通信的功能以应用层函数库的形式被封装，该函数库的调用又被进一步封装到simulink功能模块库中。
下位机启动时会自动挂载内核驱动模块等待调用。在simulink模型编译时，会包含该功能模块库功能一起生成下位机应用层可执行文件。simulink模型运行时会自动运行该可执行文件，该可执行文件会启动信号采集卡响应信号采集功能。
算法开发方式：
基于自研的功率级电机控制策略快速验证解决方案，用户在可以在simulink界面环境下调用电力电子专用模型库和软件开发工具包(sdk)搭建实际硬件拓扑结构，并快速建立控制算法模型，对控制器的输入输出进行仿真，控制实际功率器件驱动实际电机，快速验证控制方案的可行性。应用范围灵活地涵盖各功率等级的多类电机控制器研发测试。
l支持x86目标机部署
l支持可选异构部署
l支持输出数据类型重配置
l开发者源文件链接
lfpga参数设置功能
lhil自定义simulink库
l开发者自定义功能
3、精密平面运动平台
精密平面运动平台超薄型设计，集成了x轴和y轴，拥有优异的定位精度、平面度、直线度、刚性和重复性精度。该台子可定制，包括行程、反馈精度、驱动电机等参数，都可根据用户需求进行调整。
l集成xy平台，正交性设计
l全局平面度、直线度达微米级
l超薄型设计
l高效率，无齿槽力电机设计
l模拟光栅，最高可实现1.2纳米分辨率
精密平面运动平台xy台-xy100
运动轴
x
y
unit
remark
行程
200
200
mm
速度
300
300
mm/s
加速度
3
3
g
only load of axis
最小步距
1
1
μm
定位性能
0.03
0.03
μm
双向重复定位精度
0.25
0.25
μm
平面度
2.0
2.0
μm
直线度
2.0
2.0
μm
俯仰/pitch
40
40
μrad
偏摆/yaw
40
40
μrad
横滚/roll
40
40
μrad
正交性/orthogonality
50.00
50.00
μrad
传感器
类型
增量式光栅尺
optical, direct measuring
分辨率
20
20
nm
typ.（最小0.001.2nm）
轴的驱动负载
3.3
6.2
kg
平台质量
11
kg
机械尺寸
285x241x64
mm*mm*mm
驱动类型
电机类型
tecnotion无铁芯电机
峰值力
100
200
n
max.
连续力
22.29
44.58
n
电机 /传感器
2 × sub-d, 15-pin
四、实验结果
控制器及x-y200运动台 尺蠖式驱动模型驱动电压波形
xy平台双轴位置轨迹及单电机电流波形 伺服电机位置跟踪及速度波形
科技部、工信部相继出手 目标三年内AI具国际竞争优势
我们真正需要的“智能汽车”是什么样的？
交流接触器的工作原理、分类及应用
仪表故障的一般规律及处理办法
智能微型断路器和智能网关的搭配应用 保护用电安全
精密运动控制平台
诺基亚5.4智能手机发布：售价189欧元
烦请转ams技术专家：
pH传感器在工业中的应用及pH控制系统的基本设置
AI技术助力机器人能够实现精准抓取
卡萨帝：做用户的朋友才能持续向前
欧盟眼中的区块链是怎样的
车载天线和基地台天线的选购知识
FPC在探索元宇宙之路中扮演何种重要角色？
怎么消除电阻分压(没有电压跟随器)带来的误差
中国光伏产业面临崩溃?
光纤传感器OFweek Mall可以应用到哪些领域
电蜂优选新能源汽车连接器领域发展新趋势
电动汽车动力总成噪声分析与优化
屏占比之后,手机屏幕的突破将走向何方?
精密运动控制平台以典型运动机构做为控制对像，应用自有模型化控制算法开发环境，搭配多路多信号io板卡做为电量采集手段，高性能功放实现功率驱动，为高精密运动控制系统开发人员、研学人员，提供一套完整的算法验证平台。在该本台上可以跳过基础编码器采集、驱动软件开发等工作，直接验证高级控制算法。由于软变量全开放性，硬件系统自研，所以可以为算法开发人员提供有力的支撑。
二、产品特色 1、开发环境友好，基于matlab/simulink开发调制控制算法；2、融合轨迹生成与插补模块，测试、加入迭代学习和轨迹输入整形算法与光刻hil模型算法融合，实现同平台的模型仿真与实物控制； 3、具有丰富的接口板卡资源，可以方便的与激光干涉仪、跟踪仪、涡流传感器等反馈设备连接；
4、具有ethercat、canopen、profinet等工业现场总线的扩展能力；
5、被控对像可扩展性强，可以是伺服电机、多自由度高精度xyr运动平台、尺蠖式压电致动器等；
三、系统性能参数 精密运动控制平台由上位开发机、实时控制主机、 fpga io板卡、自研功率放大模块、商业驱动器和精密平面运动平台组成。
1、fgpa io板卡：fmc io采集卡是集ad、da、pwm控制、差分输入输出等多功能为一体的板卡，针对每个功能，采集卡设计了多通道同步采集机制。具体接口列表如图：
支持接口
描述
ad接口
16路ad接口，分辨率16bit，200ksps同步采样，输入范围±10v
da接口
2路da接口，分辨率16bit，输出范围±10v
差分信号输入接口
12路，光耦隔离保护，可用作增量编码器接口
差分信号输入输出接口
6路，可编程方向，可用作绝对值编码器数据接口，支持ssi、biss、endat和多摩川编码器。
差分信号输出接口
6路，可用作绝对值编码器时钟接口，支持ssi、biss、endat等编码器。
pwm驱动输出
6路pwm输出（a/b），具有软硬件保护功能
2、软件系统：
系统主架构图如下图所示：
主机系统架构图
如上图所示，主机系统架构主要包括信号采集板卡，下位机内部包含内核驱动模块和应用层库函数，上位机中包括matlab软件本身及封装好的simulink功能模块库。信号采集卡通过pcie通信协议与内核驱动模块通信，内核驱动模块通过ipc通信与应用层程序通信。本设计中，内核驱动模块与应用层通信的功能以应用层函数库的形式被封装，该函数库的调用又被进一步封装到simulink功能模块库中。
下位机启动时会自动挂载内核驱动模块等待调用。在simulink模型编译时，会包含该功能模块库功能一起生成下位机应用层可执行文件。simulink模型运行时会自动运行该可执行文件，该可执行文件会启动信号采集卡响应信号采集功能。
算法开发方式：
基于自研的功率级电机控制策略快速验证解决方案，用户在可以在simulink界面环境下调用电力电子专用模型库和软件开发工具包(sdk)搭建实际硬件拓扑结构，并快速建立控制算法模型，对控制器的输入输出进行仿真，控制实际功率器件驱动实际电机，快速验证控制方案的可行性。应用范围灵活地涵盖各功率等级的多类电机控制器研发测试。
l支持x86目标机部署
l支持可选异构部署
l支持输出数据类型重配置
l开发者源文件链接
lfpga参数设置功能
lhil自定义simulink库
l开发者自定义功能
3、精密平面运动平台
精密平面运动平台超薄型设计，集成了x轴和y轴，拥有优异的定位精度、平面度、直线度、刚性和重复性精度。该台子可定制，包括行程、反馈精度、驱动电机等参数，都可根据用户需求进行调整。
l集成xy平台，正交性设计
l全局平面度、直线度达微米级
l超薄型设计
l高效率，无齿槽力电机设计
l模拟光栅，最高可实现1.2纳米分辨率
精密平面运动平台xy台-xy100
运动轴
x
y
unit
remark
行程
200
200
mm
速度
300
300
mm/s
加速度
3
3
g
only load of axis
最小步距
1
1
μm
定位性能
0.03
0.03
μm
双向重复定位精度
0.25
0.25
μm
平面度
2.0
2.0
μm
直线度
2.0
2.0
μm
俯仰/pitch
40
40
μrad
偏摆/yaw
40
40
μrad
横滚/roll
40
40
μrad
正交性/orthogonality
50.00
50.00
μrad
传感器
类型
增量式光栅尺
optical, direct measuring
分辨率
20
20
nm
typ.（最小0.001.2nm）
轴的驱动负载
3.3
6.2
kg
平台质量
11
kg
机械尺寸
285x241x64
mm*mm*mm
驱动类型
电机类型
tecnotion无铁芯电机
峰值力
100
200
n
max.
连续力
22.29
44.58
n
电机 /传感器
2 × sub-d, 15-pin
四、实验结果
控制器及x-y200运动台 尺蠖式驱动模型驱动电压波形
xy平台双轴位置轨迹及单电机电流波形 伺服电机位置跟踪及速度波形
科技部、工信部相继出手 目标三年内AI具国际竞争优势
我们真正需要的“智能汽车”是什么样的？
交流接触器的工作原理、分类及应用
仪表故障的一般规律及处理办法
智能微型断路器和智能网关的搭配应用 保护用电安全
精密运动控制平台
诺基亚5.4智能手机发布：售价189欧元
烦请转ams技术专家：
pH传感器在工业中的应用及pH控制系统的基本设置
AI技术助力机器人能够实现精准抓取
卡萨帝：做用户的朋友才能持续向前
欧盟眼中的区块链是怎样的
车载天线和基地台天线的选购知识
FPC在探索元宇宙之路中扮演何种重要角色？
怎么消除电阻分压(没有电压跟随器)带来的误差
中国光伏产业面临崩溃?
光纤传感器OFweek Mall可以应用到哪些领域
电蜂优选新能源汽车连接器领域发展新趋势
电动汽车动力总成噪声分析与优化
屏占比之后,手机屏幕的突破将走向何方?