基于运动控制卡的全闭环控制系统研究

发布时间：2017-05-08 10:08

  本文关键词：基于运动控制卡的全闭环控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着机电一体化技术的不断发展，制造业对自动化设备的位置控制精度要求越来越高。由于机械传动误差、干扰等问题的存在，传统的开环控制在很多领域已很难满足定位控制的精度指标，因此开发高精度的全闭环运动控制器具有非常重要的实用价值和广阔的应用前景。 PC机的软硬件技术日益成熟，功能强大、性能稳定，而且可靠性也越来越高，在工业现场上的应用也逐渐普及。基于PC机的开放式运动控制器以其高性能、灵活方便、网络化、智能化、使用简单以及价格低廉的特点，已在全球范围内引起关注。因此本文全面了解运动控制技术和闭环PID控制算法的基础上，主要对采用基于PC机的运动控制卡实现全闭环定位控制技术进行了深入研究，并编制了实现闭环控制算法的测试程序，取得了一定成果。 本论文的主要研究内容如下： 1)首先，通过对国内外运动控制技术的调研，全面了解了全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器技术、基于PC机的运动控制卡等代表运动控制技术发展趋势的、先进的新型技术，认为运动控制技术在工业自动化设备中所占的比重与传统逻辑控制所占的比重相比较，越来越大； 2)其次，作者深入分析、研究了运动控制系统中上位控制方式、伺服驱动等关键技术的基本原理、特点和应用，并在此基础上确定了研究全闭环运动控制系统的技术路线，即采用基于PC机的运动控制卡、交流伺服系统等先进技术，进行全闭环运动控制技术的研究； 3)再次，论文通过分析、研究模拟式和数字式全闭环运动控制的基本原理 四川大学硕士学位论文 及其优缺点，设计出基于PC机的全闭环运动控制系统的总体方案; 4)然后，论文重点分析了PID控制的基本理论和常用算法，并研究了PID 调节在运动控制中的应用。PID控制是实现全闭环运动控制系统的基本手段，论 文利用PID控制原理编制全闭环控制实现的算法并对其进行优化; 5)最后，根据设计的PID优化算法，编制并调试了全闭环运动控制程序， 经初步测试，取得了较好的效果; 6)另外，论文对试验和实际应用中遇到的影响定位精度的干扰问题进行了 分析和试验研究，提出了比较有效的解决方案。
【关键词】：运动控制 运动控制卡 全闭环控制 交流伺服
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TM921.541
【目录】：

• 1 概述8-16
• 1.1 运动控制技术的意义8-9
• 1.2 先进的运动控制技术9-14
• 1.3 课题的来源和论文的主要内容14-16
• 2 运动控制系统及其关键技术16-32
• 2.1 运动控制系统的组成16-17
• 2.2 运动控制系统的关键技术17-27
• 2.2.1 上位控制技术分析17-24
• 2.2.2 执行机构技术分析24-27
• 2.3 运动控制系统的分类27-32
• 2.3.1 按位置控制原理分类27-30
• 2.3.2 按照被控量的性质和运动控制方式分类30
• 2.3.3 按驱动方式不同30-32
• 3 全闭环运动控制总体方案设计32-37
• 3.1 实现全闭环的方式32-35
• 3.1.1 模拟式控制系统的全闭环32-33
• 3.1.2 数字式控制系统的全闭环33
• 3.1.3 交流伺服系统的全闭环33-35
• 3.2 基于运动控制卡的全闭环控制35-37
• 4 基于运动控制卡的全闭环控制算法实现37-54
• 4.1 PID控制原理37-41
• 4.1.1 比例控制规律37-38
• 4.1.2 积分控制规律38-39
• 4.1.3 比例-积分控制规律39
• 4.1.4 微分控制规律39-40
• 4.1.5 比例微分控制规律40-41
• 4.2 在运动控制中PID调节的应用41-44
• 4.2.1 连续控制系统中PID控制规律41-42
• 4.2.2 离散化后的PID控制规律42-44
• 4.3 全闭环控制算法的实现44-50
• 4.3.1 控制算法44-46
• 4.3.2 算法的改进46-49
• 4.3.3 智能PID算法49-50
• 4.4 全闭环运动控制流程和定位精度测试50-54
• 4.4.1 控制流程50-52
• 4.4.2 定位精度测试52-54
• 5 抗干扰分析54-58
• 5.1 干扰现象54
• 5.2 硬件抗干扰54-57
• 5.2.1 供电系统的抗干扰设计54-55
• 5.2.2 信号传输通道的抗干扰设计55-56
• 5.2.3 印刷电路板及电路的抗干扰56-57
• 5.3 软件抗干扰57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-62
• 作者在读期间发表论文及科研成果简介62-63
• 声明63-64
• 致谢64

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