本文關(guān)鍵詞：開放式數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：開放式運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是開放式數(shù)控控制系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。本論文的主要內(nèi)容是基于“PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制器”的開放式控制器的模式而展開的。以LabVIEW為開發(fā)工具、Galil DMC為下位控制器開發(fā)了開放式三軸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其中PC機(jī)負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的弱實(shí)時(shí)性的任務(wù),實(shí)現(xiàn)程序的編輯和圖形和坐標(biāo)的顯示。Galil DMC運(yùn)動(dòng)控制卡負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制,提供運(yùn)動(dòng)脈沖控制并進(jìn)行加工狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其具體的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分,硬件部分采用了三層結(jié)構(gòu),最高層為PC機(jī),作為人機(jī)交互的終端;中層為運(yùn)動(dòng)控制卡,負(fù)責(zé)上位機(jī)與底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接通信;底層是由伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、變頻器、主軸電機(jī)、滾珠絲杠等組成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。軟件部分主要定義了開放式數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)功能模塊和加工運(yùn)行過程的工作狀態(tài),并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序框圖;為了實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件資源的協(xié)調(diào)合理分配,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性,引入了多任務(wù)實(shí)時(shí)分配的線程機(jī)制,通過不同優(yōu)先級(jí)的模塊對(duì)應(yīng)不同的線程優(yōu)先級(jí),提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)性,最后分析設(shè)計(jì)了加工過程中的信息流程圖。在位置伺服運(yùn)動(dòng)控制方法的研究上,詳細(xì)分析了常規(guī)的PID位置伺服運(yùn)動(dòng)控制方法的特點(diǎn),提出了一種響應(yīng)速度快、精確性高和穩(wěn)定性強(qiáng)的CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的PID控制方法,通過CMAC+PID的控制方法能在被控對(duì)象的參數(shù)改變或者外部環(huán)境變化時(shí),在線實(shí)時(shí)自動(dòng)的調(diào)整KP、KI、KD控制參數(shù)。在脈沖進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性控制方法的研究上,從時(shí)域和頻域分析了影響運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性原因,提出了尋找最優(yōu)插補(bǔ)周期的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控脈沖進(jìn)給系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)控制;并從改變插補(bǔ)周期的角度提出了自適應(yīng)隨機(jī)周期的插補(bǔ)控制方法,為消除大插補(bǔ)周期情況下的周期性頻率疊加問題提供了全新途徑,由此提高了脈沖進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。在開放式數(shù)控系統(tǒng)的上位機(jī)控制方法的研究上,以Lab VIEW作為上位機(jī)控制界面的開發(fā)工具,通過調(diào)用運(yùn)動(dòng)控制卡的ActiveX控件,設(shè)計(jì)了開放式數(shù)控系統(tǒng)的操作界面。通過在界面中輸入加工程序能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的直線、圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。并成功地在開放式數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上完成了銑外圓的加工實(shí)驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：開放式數(shù)控系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)控制 CMAC+PID控制 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 課題的來源和背景13-14
• 1.1.1 課題的來源13
• 1.1.2 課題的研究背景13-14
• 1.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)概述14-16
• 1.2.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)的概念和特征14-15
• 1.2.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)模式15-16
• 1.3 開放式數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制方法概述16-18
• 1.3.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成16-17
• 1.3.2 運(yùn)動(dòng)控制方法概述17-18
• 1.4 課題的研究?jī)?nèi)容及方法18-19
• 第二章 開放式數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的軟硬件設(shè)計(jì)19-39
• 2.1 運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)19-22
• 2.1.1 運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-20
• 2.1.2 運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的硬件體系結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.3 運(yùn)動(dòng)伺服控制系統(tǒng)的工作原理21-22
• 2.2 DMC運(yùn)動(dòng)控制卡模塊22-25
• 2.2.1 DMC-2143運(yùn)動(dòng)卡的特點(diǎn)22-24
• 2.2.2 運(yùn)動(dòng)控制卡的的功能模塊24-25
• 2.3 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功能模塊25-29
• 2.3.1 伺服驅(qū)動(dòng)器的功能概述25-26
• 2.3.2 伺服電機(jī)的選擇26-28
• 2.3.3 編碼器功能概述28-29
• 2.3.4 限位開關(guān)功能概述29
• 2.4 ICM-20105D轉(zhuǎn)接模塊29-32
• 2.4.1 運(yùn)動(dòng)控制-反饋接口29-30
• 2.4.2 I/O信號(hào)接口30-32
• 2.5 運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)32-36
• 2.5.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)32-34
• 2.5.2 基于多線程機(jī)制的任務(wù)調(diào)度34
• 2.5.3 數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的線程分配34-35
• 2.5.4 數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)35-36
• 2.6 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的搭建36-38
• 2.7 本章小結(jié)38-39
• 第三章 位置伺服運(yùn)動(dòng)控制算法39-60
• 3.1 伺服運(yùn)動(dòng)控制算法研究39-40
• 3.2 位置伺服PID控制算法40-50
• 3.2.1 PID控制概述40-41
• 3.2.2 伺服系統(tǒng)三環(huán)PID控制原理41-45
• 3.2.3 伺服系統(tǒng)的三環(huán)PID仿真及實(shí)現(xiàn)45-50
• 3.3 基于CMAC與PID的復(fù)合位置伺服控制算法50-59
• 3.3.1 CMAC小腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概述50-51
• 3.3.2 CMAC+PID的復(fù)合控制算法51-53
• 3.3.3 CMAC+PID的MATLAB仿真及實(shí)現(xiàn)53-59
• 3.4 本章小結(jié)59-60
• 第四章 伺服系統(tǒng)的高平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)控制方法60-71
• 4.1 脈沖進(jìn)給伺服系統(tǒng)的高平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)控制概述60-61
• 4.1.1 脈沖進(jìn)給的平穩(wěn)性問題60-61
• 4.1.2 高平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)方法61
• 4.2 傳統(tǒng)的插補(bǔ)控制方法61-68
• 4.2.1 單軸運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)控制62-63
• 4.2.2 多軸運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)控制63-66
• 4.2.3 單軸和多軸的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性仿真與分析66-68
• 4.3 自適應(yīng)隨機(jī)周期的高平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)控制方法68-70
• 4.3.1 自適應(yīng)隨機(jī)周期插補(bǔ)控制原理68-69
• 4.3.2 控制方法分析69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第五章 基于LabVIEW控制方法的界面設(shè)計(jì)71-82
• 5.1 上位機(jī)控制界面的開發(fā)概述71-72
• 5.1.1 LabVIEW軟件概述71-72
• 5.1.2 Lab VIEW對(duì)Galil庫(kù)函數(shù)的調(diào)用72
• 5.2 主程序的設(shè)計(jì)72-75
• 5.2.1 軟件系統(tǒng)的總體框架72-73
• 5.2.2 LabVIEW控制界面的設(shè)計(jì)73-74
• 5.2.3 LabVIEW界面程序框圖設(shè)計(jì)74-75
• 5.3 通信模塊75-76
• 5.4 程序編譯處理模塊76-79
• 5.4.1 G指令的提取執(zhí)行77-78
• 5.4.2 坐標(biāo)指令的提取執(zhí)行78-79
• 5.4.3 輔助指令的提取79
• 5.5 狀態(tài)顯示程序模塊79-80
• 5.6 基于開放式數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.7 本章小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 總結(jié)82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果87-88
• 致謝88-89

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韓權(quán)利,馬宏偉,張斌,楊來俠;開放式數(shù)控系統(tǒng)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程;2001年01期

2 任Pr,寇?,彭朝暉;第六講開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用舉例(一)[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2002年05期

3 賴國(guó)庭,吳玉厚,富大偉;開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及性能研究[J];機(jī)械與電子;2003年02期

4 田小軍,王會(huì)良;開放式數(shù)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析[J];洛陽(yáng)工業(yè)高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào);2003年01期

5 林金蘭;數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)—開放式數(shù)控系統(tǒng)[J];機(jī)床與液壓;2003年06期

6 ;開放式數(shù)控系統(tǒng)的概念及特征[J];世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng);2004年05期

7 石宏,蔡光起,史家順;開放式數(shù)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];機(jī)械制造;2005年06期

8 ;開放式數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化支撐技術(shù)研究[J];數(shù)控機(jī)床市場(chǎng);2005年07期

9 ;網(wǎng)絡(luò)化、開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)及示范應(yīng)用[J];數(shù)控機(jī)床市場(chǎng);2005年07期

10 梁宏斌;李霞;王永章;;基于接口標(biāo)準(zhǔn)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2006年09期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 秦旭達(dá);王太勇;夏長(zhǎng)亮;;基于開放式數(shù)控系統(tǒng)的車削加工過程監(jiān)控技術(shù)研究[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2001年

2 楊曉京;陳子辰;樊瑜瑾;李浙昆;;開放式數(shù)控系統(tǒng)加工仿真模塊的開發(fā)[A];第三屆全國(guó)流體傳動(dòng)及控制工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第二卷）[C];2004年

3 于東;郭銳鋒;楊建剛;吳文江;;基于實(shí)時(shí)組件開放式數(shù)控系統(tǒng)參考框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

4 張玉忠;;開放式數(shù)控系統(tǒng)在車床數(shù)控改造中的應(yīng)用研究[A];第八屆中國(guó)軋機(jī)油膜軸承技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

5 王艷琴;;并聯(lián)機(jī)床與開放式數(shù)控系統(tǒng)[A];2005年“數(shù)字安徽”博士科技論壇論文集[C];2005年

6 范晉偉;馬軼妍;何京;姚s，

本文編號(hào)：453334