多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的輪廓跟蹤和同步控制作為現(xiàn)代智能制造系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的核心技術(shù)之一,已廣泛應(yīng)用于諸如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、無軸印刷機(jī)、紡織機(jī)等行業(yè)。而以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與引入,使得運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有布線簡單、耦合性降低、功能模塊化便于擴(kuò)展以及容易維護(hù)等眾多優(yōu)點(diǎn),且運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)取代PCI插卡方式實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制的架構(gòu)成為主流趨勢。因此,研究網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)具有重要的實(shí)際意義。目前,針對多軸運(yùn)動(dòng)控制的算法除了傳統(tǒng)PID控制外,還有許多先進(jìn)的控制算法,如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制、滑模變結(jié)構(gòu)、H∞控制、自抗擾控制等。然而,將以太網(wǎng)技術(shù)引入到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)增加了新的因素和問題,如以太網(wǎng)非確定性通信機(jī)制導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)時(shí)延、數(shù)據(jù)丟包等問題,降低了多軸運(yùn)動(dòng)控制性能。同時(shí),系統(tǒng)耦合與外部負(fù)載等擾動(dòng)對系統(tǒng)控制性能的影響不可忽視。而多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的輪廓跟蹤與同步控制是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)重要且常見的問題,本文將研究在上述不確定性因素影響下的多軸輪廓跟蹤和同步控制問題,建立起適用于基于通用以太網(wǎng)的多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)輪廓跟蹤與同步控制理論與方法。特別地,本文通過改變物理結(jié)構(gòu)和通信調(diào)度,探索一種基于通用以太網(wǎng)的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu),在已有通信方式下通... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

運(yùn)動(dòng)控制系

網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的輪廓跟蹤與同步控制研究19基于PC的客戶端與基于ARM處理器的服務(wù)端之間的以太網(wǎng)通信采用TCP/IP或UDP/IP協(xié)議，而終端設(shè)備數(shù)量可由路由器或交換機(jī)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。PC規(guī)劃產(chǎn)生期望輪廓與期望軌跡，將其分解作為各個(gè)軸的參考軌跡，并處理經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸反饋的實(shí)時(shí)軌跡信息，通過控制算法處理后得到控制量，并通過指令協(xié)議的封裝，發(fā)送給ARM處理器。ARM處理器作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，搭載了基于LAN8720A芯片的以太網(wǎng)物理層，執(zhí)行指令協(xié)議解析，分別接受和發(fā)送來自PC與CAN總線的數(shù)據(jù)。CAN總線通過設(shè)定周期采樣實(shí)時(shí)軌跡數(shù)據(jù)發(fā)送至ARM處理器，經(jīng)過解析與封裝后，通過有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給PC，PC接受到實(shí)時(shí)軌跡數(shù)據(jù)通過控制器處理后，經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至ARM處理器，得到的數(shù)據(jù)被解析與封裝后，通過CAN總線發(fā)送給各伺服系統(tǒng)，交流伺服系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)來自PC的控制信息，實(shí)現(xiàn)輪廓跟蹤控制與位置同步控制。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。圖2-4網(wǎng)絡(luò)化多軸輪廓控制系統(tǒng)Figure2-4.Networkedmulti-axiscontourcontrolsystem(NMCCS)圖2-5具有滯后器的網(wǎng)絡(luò)化多軸同步控制系統(tǒng)Figure2-5.Networkedmulti-axissynchronizationcontrolsystem(NMSCS)withhysteresisclutch

網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的輪廓跟蹤與同步控制研究19基于PC的客戶端與基于ARM處理器的服務(wù)端之間的以太網(wǎng)通信采用TCP/IP或UDP/IP協(xié)議，而終端設(shè)備數(shù)量可由路由器或交換機(jī)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。PC規(guī)劃產(chǎn)生期望輪廓與期望軌跡，將其分解作為各個(gè)軸的參考軌跡，并處理經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸反饋的實(shí)時(shí)軌跡信息，通過控制算法處理后得到控制量，并通過指令協(xié)議的封裝，發(fā)送給ARM處理器。ARM處理器作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，搭載了基于LAN8720A芯片的以太網(wǎng)物理層，執(zhí)行指令協(xié)議解析，分別接受和發(fā)送來自PC與CAN總線的數(shù)據(jù)。CAN總線通過設(shè)定周期采樣實(shí)時(shí)軌跡數(shù)據(jù)發(fā)送至ARM處理器，經(jīng)過解析與封裝后，通過有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給PC，PC接受到實(shí)時(shí)軌跡數(shù)據(jù)通過控制器處理后，經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至ARM處理器，得到的數(shù)據(jù)被解析與封裝后，通過CAN總線發(fā)送給各伺服系統(tǒng)，交流伺服系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)來自PC的控制信息，實(shí)現(xiàn)輪廓跟蹤控制與位置同步控制。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。圖2-4網(wǎng)絡(luò)化多軸輪廓控制系統(tǒng)Figure2-4.Networkedmulti-axiscontourcontrolsystem(NMCCS)圖2-5具有滯后器的網(wǎng)絡(luò)化多軸同步控制系統(tǒng)Figure2-5.Networkedmulti-axissynchronizationcontrolsystem(NMSCS)withhysteresisclutch

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3429385