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

【摘要】：開放式運動控制技術(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)+運動控制器”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)了開放式三軸運動實驗平臺。其中PC機(jī)負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的弱實時性的任務(wù),實現(xiàn)程序的編輯和圖形和坐標(biāo)的顯示。Galil DMC運動控制卡負(fù)責(zé)運動控制,提供運動脈沖控制并進(jìn)行加工狀態(tài)的實時監(jiān)控。其具體的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分,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;中層為運動控制卡,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)中的各個功能模塊和加工運行過程的工作狀態(tài),并設(shè)計了控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換程序框圖;為了實現(xiàn)對軟件資源的協(xié)調(diào)合理分配,提高了系統(tǒng)的實時動態(tài)響應(yīng)性,引入了多任務(wù)實時分配的線程機(jī)制,通過不同優(yōu)先級的模塊對應(yīng)不同的線程優(yōu)先級,提高系統(tǒng)的實時響應(yīng)性,最后分析設(shè)計了加工過程中的信息流程圖。在位置伺服運動控制方法的研究上,詳細(xì)分析了常規(guī)的PID位置伺服運動控制方法的特點,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象的參數(shù)改變或者外部環(huán)境變化時,在線實時自動的調(diào)整KP、KI、KD控制參數(shù)。在脈沖進(jìn)給系統(tǒng)的運動平穩(wěn)性控制方法的研究上,從時域和頻域分析了影響運動平穩(wěn)性原因,提出了尋找最優(yōu)插補周期的方法來實現(xiàn)對傳統(tǒng)數(shù)控脈沖進(jìn)給系統(tǒng)的平穩(wěn)運動控制;并從改變插補周期的角度提出了自適應(yīng)隨機(jī)周期的插補控制方法,為消除大插補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)的運動平穩(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)用運動控制卡的ActiveX控件,設(shè)計了開放式數(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)簡單的直線、圓弧插補運動。并成功地在開放式數(shù)控系統(tǒng)運動平臺上完成了銑外圓的加工實驗。
【關(guān)鍵詞】：開放式數(shù)控系統(tǒng) 運動控制 CMAC+PID控制 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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)運動控制方法概述16-18
• 1.3.1 運動控制系統(tǒng)的組成16-17
• 1.3.2 運動控制方法概述17-18
• 1.4 課題的研究內(nèi)容及方法18-19
• 第二章 開放式數(shù)控系統(tǒng)運動平臺的軟硬件設(shè)計19-39
• 2.1 運動控制平臺硬件設(shè)計19-22
• 2.1.1 運動控制平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計19-20
• 2.1.2 運動控制平臺的硬件體系結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.3 運動伺服控制系統(tǒng)的工作原理21-22
• 2.2 DMC運動控制卡模塊22-25
• 2.2.1 DMC-2143運動卡的特點22-24
• 2.2.2 運動控制卡的的功能模塊24-25
• 2.3 伺服驅(qū)動系統(tǒng)功能模塊25-29
• 2.3.1 伺服驅(qū)動器的功能概述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 運動控制-反饋接口29-30
• 2.4.2 I/O信號接口30-32
• 2.5 運動控制平臺的軟件設(shè)計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)控運動系統(tǒng)的線程分配34-35
• 2.5.4 數(shù)控運動系統(tǒng)軟件功能實現(xiàn)35-36
• 2.6 運動平臺的搭建36-38
• 2.7 本章小結(jié)38-39
• 第三章 位置伺服運動控制算法39-60
• 3.1 伺服運動控制算法研究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)運動控制方法60-71
• 4.1 脈沖進(jìn)給伺服系統(tǒng)的高平穩(wěn)運動控制概述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)運動控制的實現(xiàn)方法61
• 4.2 傳統(tǒng)的插補控制方法61-68
• 4.2.1 單軸運動插補控制62-63
• 4.2.2 多軸運動插補控制63-66
• 4.2.3 單軸和多軸的運動穩(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)運動控制方法68-70
• 4.3.1 自適應(yīng)隨機(jī)周期插補控制原理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Galil庫函數(shù)的調(diào)用72
• 5.2 主程序的設(shè)計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73-74
• 5.2.3 LabVIEW界面程序框圖設(shè)計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)的實驗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

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本文編號：453334