基于EtherCAT的L型造波机运动控制系统设计

发布时间：2017-12-23 06:11

  本文关键词：基于EtherCAT的L型造波机运动控制系统设计　出处：《大连理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在海洋工程研究领域中,L型造波机是一种在实验室环境下模拟大范围多向不规则波的阵列式实验设备。L型造波机的研制为研究波浪特性、掌握波浪运动对结构物的作用影响提供科学的实验条件,对于发展海洋工程设计理论和提升海洋工程结构物建造技术水平具有重大的意义。本文介绍了L型造波机的工作原理及设计中的关键技术。通过对包米勒运动控制技术和EtherCAT网络技术进行深入研究,提出了一种基于EtherCAT网络的具有多级主从式结构的同步运动控制系统设计方案。方案应用于156轴大功率L型造波机的研制中,实现了所有造波单元的严格同步控制。上位机控制软件采用Windows平台下MFC开发,下位机采用包米勒Controller PLC02运动控制器,并在其一体化开发软件ProMaster中完成系统配置和运动控制程序的开发。上位机与各运动控制器的通信采用套接字编程,实现以太网TCP通信传输。针对上位机和各运动控制器之间数据量大、传输速度慢的问题,采用无损数据压缩降低数据量,并应用多线程通讯方式提高数据传输速率。针对运动控制器的性能有限情况,设计一种快速有效的三次样条函数插值算法,实现运动轨迹的在线插补。另外由于该系统机械结构惯量大和总体负载大的特点,存在启停过程中电机过流问题。为此提出了一种基于余弦函数的拟合算法优化造波机的启停。在各个性能指标的验证试验中,该系统运行稳定,数据传输速度快,同步性能高,完全满足大范围海浪模拟应用要求。多级主从式结构同步运动控制技术在造波机应用中的实现,为研制更大型的L型造波机系统提供了技术支持,并且也为其它领域的大型复杂运动控制系统的同步设计提供了参考。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P75;TP273

【参考文献】

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本文编号：1322725