輪廓跟蹤控制是制造業(yè)加工生產(chǎn)過程中常見的多軸運(yùn)動(dòng)控制任務(wù),如焊接、噴涂、打磨、裁割、雕刻等等,輪廓加工精度是衡量生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一。目前,集中式或者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的輪廓跟蹤控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展比較成熟,相關(guān)控制器產(chǎn)品往往采用“PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡”架構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)高精度輪廓跟蹤控制。然而,此類運(yùn)動(dòng)控制器存在接線復(fù)雜、擴(kuò)展性差、傳輸受限、互聯(lián)性差等缺點(diǎn),不能滿足現(xiàn)代制造中的數(shù)據(jù)共享和智能制造要求。為解決上述問題,將以太網(wǎng)通信技術(shù)引入到多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中成為主流發(fā)展方向。因此,研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的輪廓跟蹤控制問題具有很好的理論和實(shí)際意義。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)動(dòng)控制器需求的日益旺盛,多種實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生,如EtherCAT、EtherNet/IP、EPA等,并被廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。然而,基于工業(yè)以太網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需要額外的硬件支持,相關(guān)產(chǎn)品價(jià)格昂貴,一定程度上限制了其發(fā)展。相對(duì)而言,通用以太網(wǎng)具有更低的網(wǎng)絡(luò)使用成本和更好的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性,且隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的不斷提高,使得將其應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中成為了可能。此外,利用PC機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力,無需額外硬件模塊,可大大增加控制系... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

運(yùn)動(dòng)控制器的幾種應(yīng)用場(chǎng)合

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的輪廓跟蹤控制算法研究19圖2-2網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的輪廓跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Figure2-2.ExperimentalsetupoftheNMCS如圖2-2所示，PC機(jī)作為系統(tǒng)客戶端控制中心，CPU型號(hào)為酷睿i3-6100，RAM大小為4GB，搭載了64位Windows10操作系統(tǒng)，并安裝了必要的軟件開發(fā)環(huán)境。通信轉(zhuǎn)接板采用的是基于STM32F407ZGT6微處理器的開發(fā)板，搭載了基于LAN8720A芯片的以太網(wǎng)物理層。伺服系統(tǒng)選擇的是臺(tái)達(dá)公司的ASDA-A2系列伺服驅(qū)動(dòng)器和ECMA-C10604RS型號(hào)的伺服電機(jī)，內(nèi)含CANopen主站協(xié)議，CAN總線通訊速率可達(dá)1Mb/s，且配有RJ45接口，方便網(wǎng)線連接。設(shè)備采用的是小型的三軸雕刻機(jī)，電機(jī)和執(zhí)行器之間通過絲桿實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要參數(shù)配置及指標(biāo)如表2-1所示。表2-1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù)配置及指標(biāo)Table2-1.Technicalindicatorsoftheexperimentalsetup參數(shù)配置及指標(biāo)CPU酷睿i3-6100RAM4GB操作系統(tǒng)Windows1064位嵌入式微處理器STM32F407ZGT6以太網(wǎng)通信速率100Mb/sCAN通信速率1Mb/s伺服器型號(hào)臺(tái)達(dá)ASDA-A2電機(jī)型號(hào)臺(tái)達(dá)ECMA-C10604RS傳動(dòng)方式滾珠絲桿電子齒輪比1/128（10000個(gè)脈沖/圈）傳感器位置精度5-410mm根據(jù)控制任務(wù)設(shè)計(jì)客戶端上位機(jī)軟件如圖2-3所示[137]。

浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文20圖2-3網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的輪廓跟蹤控制系統(tǒng)客戶端上位機(jī)軟件Figure2-3.PCclientsoftwarefortheNMCS在圖2-3中，左側(cè)為功能按鈕選擇和設(shè)置區(qū)，包括控制系統(tǒng)操作功能以及網(wǎng)絡(luò)連接功能；中間為參數(shù)顯示區(qū)域，包括速度、力矩、時(shí)延的圖形動(dòng)態(tài)顯示以及伺服軸參數(shù)的靜態(tài)顯示；右側(cè)為輪廓軌跡任務(wù)的實(shí)時(shí)顯示區(qū)域，包括期望軌跡和實(shí)際跟蹤軌跡。另一方面，通信轉(zhuǎn)接板作為PC控制中心和伺服系統(tǒng)的通信橋梁，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)UDP/IP協(xié)議和CANopen協(xié)議的解析，因此在轉(zhuǎn)接板上設(shè)計(jì)了UC/OSII嵌入式系統(tǒng)，開發(fā)了相應(yīng)的UDP/IP協(xié)議和CANopen協(xié)議通信功能，通過中斷函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各協(xié)議數(shù)據(jù)的收發(fā)，并對(duì)數(shù)據(jù)收發(fā)的每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間戳記錄。嵌入式通信轉(zhuǎn)接板整體框架如圖2-4所示。STM32F407電源存儲(chǔ)模塊UC/OSII系統(tǒng)系統(tǒng)初始化配置CANOpen協(xié)議UDP/IP協(xié)議CAN接口伺服電機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口PC機(jī)I\O接口原點(diǎn)信號(hào)圖2-4嵌入式通信轉(zhuǎn)接板整體框架Figure2-4.Thestructureoftheembeddedcommunicationinterfaceboard

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2912850