基于贝加莱PCC的直线电机运动控制实验系统

发布时间：2017-05-20 14:20

  本文关键词：基于贝加莱PCC的直线电机运动控制实验系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：直线电机采用直接驱动方式,其快速响应和精密控制等性能具有先天优势。伴随着电机材料和制造工艺的改进以及控制技术的发展,直线电机不仅在电动窗、磁头定位驱动和空气压缩机等装置上得到了广泛的应用,而且很快推广到电动门、起重机、磁悬浮列车、激光切割机、等离子切割机和电火花加工等领域,成为现代非常重要的动力转换及传输部件。贝加莱最新的X20可编程计算机控制器(PCC)运行速度快,体系结构模块化,使控制系统设计更加灵活,所具有的通用性和开放性特点以及检测、贮存、显示、调节、控制和报警等一应俱全的功能,使其非常适用于位置、速度等物理量的连续调节和实时控制。编程软件所具有的多种编程方式使编程更自由、灵活,能够对PCC所控制的系统进行实时仿真。论文首先回顾了PCC的发展历史,介绍了PCC的体系结构及功能特点。阐述了运动控制系统和直线电机的特点及主要参数和性能指标,在此基础上建立了直线电机的数学模型,借助MATLAB/SIMULINK对直线电机控制系统进行仿真。然后,将直线电机控制系统模型导入到编程软件AUTOMATION STUDIO中,自动生成C代码,通过软件编程和硬件配置实现了运动控制功能。对直线电机运动控制系统做了位移、速度、PWM控制和位置误差实验,分析了实验结果。最后,利用PCC强大的网络通信功能,还将基于单片机的直线电机运动控制器与PCC相连接,对于一个单片机控制器使用串口通信控制,对于多个单片机控制器使用CAN总线进行异构控制。用贝加莱编程软件设计了人机界面,便于观察和控制。实验结果表明,基于PCC的直线电机控制实验系统基本达到了设计要求,具有运行平稳,反应速度快,精确度高等特点。
【关键词】：直线电机 PCC 运动控制 实验系统
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM359.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 可编程控制器的发展历史10-11
• 1.3 PCC概述11-15
• 1.3.1 PCC原理结构11-12
• 1.3.2 PCC组成结构12-13
• 1.3.3 PCC产品特点13
• 1.3.4 X20PCC13-15
• 1.3.5 PCC工作过程15
• 1.4 本文的主要内容15-17
• 第2章 直线电机运动控制系统模型分析17-27
• 2.1 运动控制系统17
• 2.1.1 运动控制系统概念17
• 2.1.2 运动控制系统组成17
• 2.2 直线电机17-18
• 2.2.1 直线电机特点17-18
• 2.2.2 直线电机参数18
• 2.3 直线电机模型18-20
• 2.4 控制系统模型分析与仿真20-21
• 2.5 控制系统模型非线性分析与仿真21-26
• 2.5.1 饱和非线性分析与仿真22-24
• 2.5.2 死区非线性分析与仿真24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 直线电机运动控制实验系统的硬件结构27-34
• 3.1 控制系统流程27
• 3.2 控制系统硬件27-31
• 3.2.1CPU模块28-29
• 3.2.2 直流电机模块29
• 3.2.3 计数器模块29
• 3.2.4 模拟量输入模块29-30
• 3.2.5 I/O模块特点30-31
• 3.2.6 端子排与接线31
• 3.3 直线电机信号研究31-33
• 3.3.1 位移、速度信号31-32
• 3.3.2 电流信号32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 直线电机运动控制系统软件34-49
• 4.1 PCC编程环境34-36
• 4.1.1B&R Automation Studio简介34-35
• 4.1.2 分时多任务操作系统35-36
• 4.2 控制器设计36-38
• 4.2.1 PID控制原理37-38
• 4.2.2 PID simulink模型38
• 4.3 控制系统模型从Matlab导入AS38-43
• 4.3.1 AS与Matlab连接条件39
• 4.3.2 AS与Matlab连接过程39-43
• 4.4 硬件添加43-44
• 4.5 网络连接44-45
• 4.6 PWM45-46
• 4.7 诊断和监控46-48
• 4.8 本章小结48-49
• 第5章 直线电机控制实验与结果分析49-52
• 5.1 位移控制实验49-50
• 5.2 速度控制实验50-51
• 5.3 PWM控制实验51
• 5.4 位置误差实验51
• 5.5 本章小结51-52
• 第6章 直线电机网络控制52-62
• 6.1 串口通信52-55
• 6.1.1 通信传输方式52
• 6.1.2 通信协议的使用52
• 6.1.3 硬件连接52-53
• 6.1.4 串口通信实现53-55
• 6.2 CAN总线55-58
• 6.2.1 CAN总线特点55
• 6.2.2 CAN信息包55-56
• 6.2.3 报文发送56
• 6.2.4 CAN总线控制实现56-58
• 6.3 直线电机控制系统人机界面58-61
• 6.3.1 人机界面58-60
• 6.3.2 VNC远程显示60-61
• 6.4 本章小结61-62
• 第7章 结论62-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文68

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