本文通过对国内外运动控制技术的发展现状、不同的运动控制实现方案以及实际的应用情况进行深入的分析后,设计了一款基于PCI总线的无微处理器的低成本、开放式的运动控制卡。该运动控制卡能同时采集四轴的编码器脉冲信号,输出四路模拟电压控制伺服电机,同时能控制I/O信号的输入和输出。而相应的插补运算、曲线轨迹规划、伺服控制算法等都由计算机来完成。 全文主要分四个部分对运动控制卡的软硬件设计进行了详细的介绍,主要的研究内容有: 一是运动控制卡硬件电路部分。在对PCI总线及一些重要芯片进行深入研究的基础上,实现了运动控制卡的硬件电路设计,包括PCI总线接口电路、编码器信号采集电路、D/A输出电路、开关量信号输入输出电路等,整个电路具有元器件少、结构简单以及成本低的特点。 二是运动控制卡的驱动程序设计。采用了WinDriver进行运动控制卡的驱动程序开发,并详细介绍了驱动程序的开发流程。采用这种方法可以大大的缩短开发周期,提高工作效率。并同时介绍了部分功能库函数的设计。 三是运动控制卡轨迹规划的实现。通过对逐点比较法的优缺点及其实现原理的研究,采用逐点比较法实现了直线以及圆弧的插补运算。 最后是运动控制卡输出变量的模糊控制。论文详细阐述了对输出变量进行模糊控制的实现原理、实现过程及其关键技术,并在此基础上,本文结合实际情况提出了一种经过改进的、简便的控制算法,实验表明其效果良好。 本文研发的开放式运动控制卡,具有结构简单、成本低廉、应用灵活等特点,如经过进一步完善和改进,可广泛应用于相关工业控制领域。本文在开放式运动控制卡的硬件电路、驱动程序、曲线插补算法以及模糊控制等方面做了一些基础性的研究工作,为进一步研发商品化的开放式运动控制卡奠定了良好的基础。