基于RTX的开放式数控系统研究

发布时间：2017-11-01 09:16

  本文关键词：基于RTX的开放式数控系统研究

  更多相关文章： 开放式数控系统 RTX 插补算法 离散S型加减速规划

【摘要】：随着信息技术的快速发展,现代数控机床中的数控系统逐渐向开放式软件发展。开放式数控系统已成为数控技术研究的重要方向。本文研究基于RTX(Real Time Executive)的开放式数控系统,直接通过软件算法来控制计算机的硬件结构,完成数控系统中的强实时任务。研制的开放式数控系统软件,无需专用的运动控制卡,减少了数控系统中的硬件需求,同时更有利于数控系统的移植开发,增强数控系统软件的通用性。本文研究的主要内容及取得成果如下:一.介绍数控系统对强实时性的要求,深入剖析了Windows通用操作系统在强实时性方面的局限性。综合研究分析后,确定了以Windows XP操作系统和Interval Zero的RTX软件来修改和扩展通用操作系统硬件抽象层的基本体系结构,它们作为研制开放式数控系统软件的开发平台。二.RTX开放式数控系统软件中是以VC6.0为集成开发环境,采用功能模块化的方法来建立开放式数控系统的软件体系结构。利用系统软件中多线程来完成数控加工中多任务的处理,再使用Win32或RTSS进程中创建共享内存来进行进程之间的通信,并搭建了以计算机并行端口为控制信号输入输出接口的数控硬件体系结构,完成开放式数控系统软件的基本功能。三.研究了数控系统中各模块功能的实现算法,采用数据采样法来实现多轴联动的实时插补;针对传统的S型加减速规划后,实时插补连续小线段后会留有残余误差,提出的离散S型加减速控制规划算法解决了这一个问题,同时又针对了传统的连续小线段每段末尾处速度降为零或通过连续两小线段之间的夹角作为运动约束进行转折的过渡策略,研究了利用圆弧衔接连续小线段之间的拐角,并通过连续小线段之间被约束的圆弧求得最优的离散速度值,平滑衔接连续小线段拐角的速度。这样两者结合之后可以使得数控机床在较高速度下获得较高的精度和柔韧性;依据数字积分插补思想研究了数字—脉冲转变方法来实现位置控制。四.对所开发的数控系统软件在建立的数控硬件上进行实验。验证各个模块的功能,再对整个数控系统软件进行完整的加工来验证整个系统的可行性,并对实验结果进行分析。
【关键词】：开放式数控系统 RTX 插补算法 离散S型加减速规划
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 课题来源12
• 1.2 引言12-13
• 1.3 课题研究背景13-15
• 1.4 开放式数控系统国内外研究现状15-18
• 1.4.1 国外研究现状及趋势15-17
• 1.4.2 国内研究现状及趋势17-18
• 1.5 课题研究意义18-19
• 1.6 课题研究的主要内容19-21
• 第二章 RTX实时扩展平台研究21-33
• 2.1 实时操作系统的概念21-23
• 2.2 Windows系统实时扩展平台RTX23-30
• 2.2.1 RTX体系结构的分析23-26
• 2.2.2 RTX实时性能实验分析26-27
• 2.2.3 数控系统中RTX实时组件技术应用27-30
• 2.3 数控软件开发编程技术应用30-32
• 2.3.1 开发工具简介30-31
• 2.3.2 人机界面设计技术31
• 2.3.3 Windows系统多进程技术应用31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 基于RTX数控系统总体设计33-44
• 3.1 系统硬件结构平台33-36
• 3.1.1 PC机的硬件结构34
• 3.1.2 并口CNC接口板34-35
• 3.1.3 光电隔离驱动板35-36
• 3.2 系统软件结构平台36-41
• 3.2.1 数控软件功能模块分析36-38
• 3.2.2 数控软件结构设计与实现38-41
• 3.3 系统信息流执行过程41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 系统各功能模块算法研究与实现44-61
• 4.1 译码模块44-48
• 4.1.1 译码模块简介44-45
• 4.1.2 数控代码编制规则45-46
• 4.1.3 译码模块实现机制46-48
• 4.2 插补运算模块48-58
• 4.2.1 直线插补算法48-50
• 4.2.2 离散S曲线加减速控制算法50-58
• 4.3 位置控制模块58-60
• 4.3.1 数字积分原理58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 数控系统实验与研究61-68
• 5.1 系统实验方案61-62
• 5.2 实验案例62-66
• 5.2.1 系统参数整定62
• 5.2.2 加工实例62-66
• 5.3 系统初步分析66-67
• 5.3.1 插补加减速分析66-67
• 5.3.2 结果分析67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果74-75
• 致谢75-76

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本文编号：1126175