检索结果-内蒙古大学图书馆

机床与液压 2020年第22期48卷 80-84页

作者：井宸李学伟尹明睿范增华山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 西安瑞特快速制造工程研究有限公司陕西西安710054

为快速准确获得进给系统动力学模型,提出基于开放式运动控制器的进给系统快速辨识方法。首先,采用匀速信号加白噪声作为激励信号对进给系统进行激励,减小非线性摩擦对模型辨识精度的影响;其次,通过开放式运动控制器实时读取输入、输出... 详细信息

为快速准确获得进给系统动力学模型,提出基于开放式运动控制器的进给系统快速辨识方法。首先,采用匀速信号加白噪声作为激励信号对进给系统进行激励,减小非线性摩擦对模型辨识精度的影响;其次,通过开放式运动控制器实时读取输入、输出位置反馈数据;再利用MATLAB辨识工具箱构建进给系统辨识模型;最后,使用实际加工程序对辨识模型进行验证。结果表明:该方法能够快速准确地建立进给系统辨识模型。通过设置合理的匀速信号及激励幅值可以大幅降低低速非线性摩擦对辨识结果的影响,提高辨识模型与实际进给系统的拟合度,使模型输出与实际输出拟合度达98.11%;运用加工程序对辨识模型进行验证,其线性部分最大误差在±3μm以内。

关键词：进给系统模型辨识开放式运动控制器动力学模型

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基于RTX64的开放式运动控制器关键技术研究

基于RTX64的开放式运动控制器关键技术研究

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作者：杨啸华南理工大学

学位级别：硕士

“中国制造2025”对高端装备制造提出了网络化、数字化、智能化的要求。运动控制器作为智能工厂的终端控制节点,广泛应用于控制智能设备。在开放式架构中,软件化的运动控制器被认为是理想型解决方案。根据可伸缩、可配置、柔性化、模块... 详细信息

“中国制造2025”对高端装备制造提出了网络化、数字化、智能化的要求。运动控制器作为智能工厂的终端控制节点,广泛应用于控制智能设备。在开放式架构中,软件化的运动控制器被认为是理想型解决方案。根据可伸缩、可配置、柔性化、模块化的需求,本文设计了基于RTX64的开放式运动控制器,重点探讨了控制器的架构设计、实现方案、同步策略、控制算法等核心模块,旨在实现开放性好、稳定性高、扩展性强的通用运动控制平台。本文主要的研究工作如下:首先,通过分析控制器的功能与性能需求,选取“Windows7+RTX64”为系统开发平台,选用实时工业以太网EtherCAT总线技术实现软控制器与从站设备的通讯,并完成了控制系统的分层架构设计与功能模块划分。其次,讨论了开放式控制器中多进程与多线程的实现方式,主要研究了进程的运行环境与进程间交互方案,提出了多线程设计与调度方案。在分析控制器事件流执行、数据流传递的基础上,设计了运动控制中位置信息的传递流程。基于模板方法设计模式,实现了控制器的原点复位功能。接着,研究了控制器的同步策略与通讯模型,设计了抽象同步基类,实现对多种同步机制的统一管理。采用环形队列降低多线程间的强耦合,针对线程间数据类型差异化,设计了基于模板类的环形队列。然后,设计了连续轨迹插补控制算法,实现了指令预处理与轨迹预处理,分析了拐角过渡条件与性能,选用直线过渡方案。针对前瞻算法失效的问题,提出优化策略。建立速度规划数学模型,使用双向扫描、动态规划、二分调节等算法,确定最优规划速度。最后,为测试开放式运动控制器的可行性,搭建了两个实验平台,对控制器的基本功能、控制性能进行全面测试,并将控制器应用于3D打磨、视觉点胶等实际工程。实验结果与工程应用效果验证了控制器的稳定性与开放性。

关键词：开放式运动控制器 RTX 同步策略连续轨迹

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基于实时Linux的网络化开放式运动控制器研究

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制造业自动化 2015年第10期37卷 36-39页

作者：郑天江宋孙浩杨亚威张驰杨桂林中科院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

当前机器人已经成为当前国内外人们研究的重点和热点,由于机器人的构型不确定性和运动学算法结构的复杂性,导致传统的运动控制器很难适应不同种类的机器人的运动控制。介绍了一种开放式运动控制器,将运动学和动力学甚至轨迹规划等算法... 详细信息

当前机器人已经成为当前国内外人们研究的重点和热点,由于机器人的构型不确定性和运动学算法结构的复杂性,导致传统的运动控制器很难适应不同种类的机器人的运动控制。介绍了一种开放式运动控制器,将运动学和动力学甚至轨迹规划等算法直接运行在工控机上,通过在工控机上搭载多种通讯模式实现与现场设备的交互,与传统的运动控制器相比,不仅提高了运算速度和实时性能,同时通过在控制器上搭载网络服务,运动控制器可以满足远程和多平台的接入与控制。

关键词：机器人运动控制器实时以太网开放式运动控制器

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基于μC/OS-Ⅲ的开放式运动控制器软件系统研究与实现

基于μC/OS-Ⅲ的开放式运动控制器软件系统研究与实现

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作者：陈超彬华中科技大学

学位级别：硕士

目前，以RFID标签为载体的物联网技术在安防、物流、制造业等领域中获得了广泛的应用，有力地推动了我国的产业结构调整和信息化。而作为RFID标签封装设备的核心技术之一，运动控制器对系统的性能和生产效率有着重大的影响。本文围绕以... 详细信息

目前，以RFID标签为载体的物联网技术在安防、物流、制造业等领域中获得了广泛的应用，有力地推动了我国的产业结构调整和信息化。而作为RFID标签封装设备的核心技术之一，运动控制器对系统的性能和生产效率有着重大的影响。本文围绕以DSP为主控芯片的运动控制器，对其总体架构方案进行分析，并从开放式、实时性和可扩展性的角度出发设计其软件系统，进而对其嵌入式实时操作系统、运动控制算法和人机交互界面进行重点研究。全文主要包括以下内容： 1、在进行系统功能分析的基础上，设计“PC+运动控制卡”的运动控制器架构，采用以DSP为核心处理器、FPGA为协处理器的硬件方案，并针对开放式和实时性的要求，提出了基于嵌入式实时操作系统μC/OS-III和跨平台图形库Qt的软件系统方案。 2、阐述了μC/OS-III的体系架构和特点，对其五种任务状态进行了分析，进而重点研究其基于优先级的任务调度算法，并针对运动控制系统的强实时性要求，分析了延迟提交的中断处理策略，完成了μC/OS-III在DSP上的移植和启动流程设计。 3、分析了常见的梯形速度规划算法，并针对传统S曲线速度规划中存在的加加速度突变问题，采用一种基于三角函数的改进算法，仿真结果表明其具有较好的规划效果；针对控制系统在实际应用中存在的干扰问题，采用一种基于低通滤波器的增量式PID改进算法，并以此搭建Simulink模型进行仿真，结果表明该算法具有较好的抗干扰性能。 4、在介绍跨平台图形库Qt特点的基础上，分析了运动控制器的人机交互界面需求，提出跨平台和开放式两大设计原则，在Windows操作系统中完成了主要功能模块的设计与实现，并对其通讯机制和数据帧封装进行了探讨。最后，综合本文研究内容并搭建实验平台，完成了μC/OS-III在运动控制器上的运行实验、实时性测试和直流电机控制实验，并测得系统平均每秒执行3026次任务切换，中断响应时间为1.361μs，表明本文设计的运动控制器及其软件系统具有较好的实时性和控制性能。

关键词：开放式运动控制器 TMS320F2812 μC/OS-III 速度规划 PID Qt

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基于PLCopen的开放式运动控制器研究与实现

基于PLCopen的开放式运动控制器研究与实现

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作者：郑仲谦华南理工大学

学位级别：硕士

运动控制器是数控系统的核心，也是数控技术发展的重点，但运动控制器种类繁多，并且存在多种差异较大的编程语言，导致控制器软件开发过程繁琐，出现了调试困难、开发周期长、系统稳定性差等问题。针对以上问题，本论文以开发一款高可... 详细信息

运动控制器是数控系统的核心，也是数控技术发展的重点，但运动控制器种类繁多，并且存在多种差异较大的编程语言，导致控制器软件开发过程繁琐，出现了调试困难、开发周期长、系统稳定性差等问题。针对以上问题，本论文以开发一款高可靠性、性能优秀、更具开放性的运动控制器为研究目标，对运动控制编程语言标准PLCopen进行了研究，在以DSP+FPGA为主控单元的硬件平台上，实现了运动控制器的开发。论文主要工作包括：首先，根据PLCopen标准完成了运动控制器内核设计，实现在控制软件编程中将逻辑控制和运动控制相结合，并依照PLCopen定义的运动控制功能块模型，设计和开发了运动控制功能模块库，包括单轴运动模块和多轴运动模块。其次，对运动控制模块的内部算法进行深入研究。实现了包括梯形规划、S形规划、基于加减速时间规划在内的三种速度控制算法在单轴基本模块中的应用，并对单轴扩展模块的实现算法进行了研究，实现了包括单轴暂停运动、单轴继续运动、单轴附加运动和单轴连续运动等多个扩展模块。实现了多轴直线运动插补算法，提出圆心偏移法对现有的圆弧插补算法进行修正，并对电子齿轮、电子凸轮等多轴扩展运动模块算法进行了研究和实现。通过对运动模块算法进行软件仿真，验证了算法的有效性和准确性。再次，根据运动控制系统的软件需求，设计了系统软件的总体框架和功能模块，并在DSP/BIOS实时内核中实现了任务调度，同时为用户提供了二次开发的两种工具——API函数库和PLC编辑环境。最后，采用运动控制器作为核心开发了自动开槽机控制系统，对控制器的功能和性能进行了实例验证。测试结果表明该控制器具有较好的开放性和性能，便于维护和升级，满足开放式运动控制器的要求。

关键词： PLCopen 运动模块速度控制插补开放式运动控制器

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基于PC+开放式运动控制器的通用控制软件系统研究

基于PC+开放式运动控制器的通用控制软件系统研究

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第三十二届中国控制会议

作者：唐小会吉方王亚军雷艳华张连新徐刚王宝瑞中国工程物理研究院机械制造工艺研究所

针对目前专用装备控制系统软件重用性低、升级维护困难等问题,提出了研发基于PC+开放式运动控制器的通用控制软件系统的设计思想。通过对现有装备控制系统软件体系结构和领域功能进行深入分析,建立了通用控制软件系统的层次化框架。开... 详细信息

针对目前专用装备控制系统软件重用性低、升级维护困难等问题,提出了研发基于PC+开放式运动控制器的通用控制软件系统的设计思想。通过对现有装备控制系统软件体系结构和领域功能进行深入分析,建立了通用控制软件系统的层次化框架。开发了硬件抽象接口层,实现了人机交互与具体硬件接口的相对分离。针对人机交互接口HMI随控制对象的不同需要经常改动的问题,把不同专用装备控制系统软件人机交互接口HMI的共性部分设计为独立的可配置的DLL模块,并开发了可配置的设备状态监测HMI模块动态链接库。应用结果表明该通用控制软件系统具有较好的重用性和可扩展性。

关键词：开放式运动控制器层次化框架人机接口可配置

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面向服务架构的总线式软件运动控制系统关键技术研究

面向服务架构的总线式软件运动控制系统关键技术研究

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作者：王佳佳华南理工大学

学位级别：硕士

随着我国加速深入实施智能制造战略,制造业不断朝着智能化、网络化、柔性化发展。运动控制系统作为工业装备的核心,须在满足自动化设备控制器开放性、高性能要求的同时符合现代制造智能化、系统化、网络化变革的需求。本文以全软件的理... 详细信息

随着我国加速深入实施智能制造战略,制造业不断朝着智能化、网络化、柔性化发展。运动控制系统作为工业装备的核心,须在满足自动化设备控制器开放性、高性能要求的同时符合现代制造智能化、系统化、网络化变革的需求。本文以全软件的理念开发设计了一款面向服务架构的开放式运动控制系统,通过层次化模块化的思想构建了与具体设备解耦,通用可拓展的开放式运动控制核心,同时基于SOA的思想以PLCopen运动控制标准为基础提供了全套的本地/远程运动控制服务接口。本文分析了目标运动控制系统的关键技术以及核心需求特征,设计了软件运动控制系统的整体实施框架,其中设计的数据传输层、运动控制层为本文运动控制系统的核心内容。同时根据软件控制系统的跨平台移植与实时性需求,针对不同的实时操作系统建立了统一的抽象层以提高控制系统的可移植性。为了从运动控制器内部提供对PLCopen运动控制标准的原生支持,本文开发了基于PLCopen运动控制标准的开放式运动规划内核,实现了标准定义的轴/轴组状态机,设计了详细的轴/轴组功能块接口运行流程及其状态反馈机制,并设计了总线驱动抽象接口以兼容不同的总线协议。本文复用了标准中轴组的概念,设计了设备运动抽象接口对各种CNC、机器人等进行高度抽象,实现了运动规划内核与具体制造设备构型的完全解耦,为本文运动控制系统提供良好的可拓展性与通用性能。基于内核对总线驱动抽象接口的设计,本文以主流的Ether CAT协议为例,开发了相应的主站模块以实现总线驱动抽象接口的具体功能,介绍了从站自动发现、自动配置、高精度时钟同步的实现原理与技术。通过Ether CAT主站的对内核总线驱动抽象接口的实例验证其抽象接口设计的合理性并完善了本文运动控制系统的功能结构。基于运动规划内核实现的功能,提供了PLCopen运动控制标准功能块接口的本地API库,并选用g Rpc进行了SOA拓展,允许用户在任一远端设备上使用任意语言访问本文运动控制系统提供的所有服务,实现了实时运动控制内核与远程运动控制应用的解耦。分别在不同的硬件平台以及实时操作系统上实现本文所设计的运动控制系统方案,并进行了充分的功能与性能测试。首先构建了多轴控制实验平台及基础性能量化指标测试系统,分别验证了控制系统Ether CAT主站性能和单轴控制功能。之后基于SOA架构开发了远端HMI界面,并使其全流程参与对实验室三轴CNC加工平台和SCARA机器人的轨迹插补、速度前瞻及加工测试,实验结果表明了该控制系统具有良好的实时性和可拓展性,能够适用并拓展到对多种设备构型的控制,符合开放式运动控制器的要求,同时SOA使得控制器易于操作、便于维护升级,能较好的与其他设备互联互通。

关键词：软件运动控制系统开放式运动控制器面向服务架构 PLCopen EtherCAT

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基于DSP的机械手开放式运动控制器设计