网络化多轴运动系统的轮廓跟踪与同步控制研究
发布时间：2021-10-10 23:50
多轴运动系统的轮廓跟踪和同步控制作为现代智能制造系统运动控制领域的核心技术之一,已广泛应用于诸如数控机床、工业机器人、无轴印刷机、纺织机等行业。而以太网技术的发展与引入,使得运动控制系统具有布线简单、耦合性降低、功能模块化便于扩展以及容易维护等众多优点,且运用网络取代PCI插卡方式实现多轴运动控制的架构成为主流趋势。因此,研究网络化运动控制系统具有重要的实际意义。目前,针对多轴运动控制的算法除了传统PID控制外,还有许多先进的控制算法,如神经网络模糊控制、滑模变结构、H∞控制、自抗扰控制等。然而,将以太网技术引入到运动控制系统增加了新的因素和问题,如以太网非确定性通信机制导致网络诱导时延、数据丢包等问题,降低了多轴运动控制性能。同时,系统耦合与外部负载等扰动对系统控制性能的影响不可忽视。而多轴运动系统的轮廓跟踪与同步控制是运动控制系统重要且常见的问题,本文将研究在上述不确定性因素影响下的多轴轮廓跟踪和同步控制问题,建立起适用于基于通用以太网的多轴运动系统轮廓跟踪与同步控制理论与方法。特别地,本文通过改变物理结构和通信调度,探索一种基于通用以太网的多轴运动控制系统架构,在已有通信方式下通...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
运动控制系
网络化多轴运动系统的轮廓跟踪与同步控制研究19基于PC的客户端与基于ARM处理器的服务端之间的以太网通信采用TCP/IP或UDP/IP协议，而终端设备数量可由路由器或交换机实现扩展。PC规划产生期望轮廓与期望轨迹，将其分解作为各个轴的参考轨迹，并处理经网络传输反馈的实时轨迹信息，通过控制算法处理后得到控制量，并通过指令协议的封装，发送给ARM处理器。ARM处理器作为数据的中转站，搭载了基于LAN8720A芯片的以太网物理层，执行指令协议解析，分别接受和发送来自PC与CAN总线的数据。CAN总线通过设定周期采样实时轨迹数据发送至ARM处理器，经过解析与封装后，通过有线网络发送给PC，PC接受到实时轨迹数据通过控制器处理后，经有线网络传输至ARM处理器，得到的数据被解析与封装后，通过CAN总线发送给各伺服系统，交流伺服系统实时响应来自PC的控制信息，实现轮廓跟踪控制与位置同步控制。伺服系统选择的是台达公司的ASDA-A2系列伺服驱动器和ECMA-C10604RS型号的伺服电机，内含CANopen主站协议，CAN总线通讯速率可达1Mb/s，且配有RJ45接口，方便网线连接。图2-4网络化多轴轮廓控制系统Figure2-4.Networkedmulti-axiscontourcontrolsystem(NMCCS)图2-5具有滞后器的网络化多轴同步控制系统Figure2-5.Networkedmulti-axissynchronizationcontrolsystem(NMSCS)withhysteresisclutch
网络化多轴运动系统的轮廓跟踪与同步控制研究19基于PC的客户端与基于ARM处理器的服务端之间的以太网通信采用TCP/IP或UDP/IP协议，而终端设备数量可由路由器或交换机实现扩展。PC规划产生期望轮廓与期望轨迹，将其分解作为各个轴的参考轨迹，并处理经网络传输反馈的实时轨迹信息，通过控制算法处理后得到控制量，并通过指令协议的封装，发送给ARM处理器。ARM处理器作为数据的中转站，搭载了基于LAN8720A芯片的以太网物理层，执行指令协议解析，分别接受和发送来自PC与CAN总线的数据。CAN总线通过设定周期采样实时轨迹数据发送至ARM处理器，经过解析与封装后，通过有线网络发送给PC，PC接受到实时轨迹数据通过控制器处理后，经有线网络传输至ARM处理器，得到的数据被解析与封装后，通过CAN总线发送给各伺服系统，交流伺服系统实时响应来自PC的控制信息，实现轮廓跟踪控制与位置同步控制。伺服系统选择的是台达公司的ASDA-A2系列伺服驱动器和ECMA-C10604RS型号的伺服电机，内含CANopen主站协议，CAN总线通讯速率可达1Mb/s，且配有RJ45接口，方便网线连接。图2-4网络化多轴轮廓控制系统Figure2-4.Networkedmulti-axiscontourcontrolsystem(NMCCS)图2-5具有滞后器的网络化多轴同步控制系统Figure2-5.Networkedmulti-axissynchronizationcontrolsystem(NMSCS)withhysteresisclutch
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于相邻耦合误差分析的非线性PD偏差耦合同步控制方法（英文）[J]. 刘延杰,梁乐,储婷婷,吴明月. Journal of Central South University. 2018(05)
[2]基于综合学习策略粒子群优化算法的永磁同步电机模型辨识[J]. 吴麒,王瑶为,张文安,俞立. 机械设计与制造工程. 2017(11)
[3]多电机同步控制综述[J]. 韩仁银,郭阳宽,祝连庆,贺庆. 电机与控制应用. 2017(06)
[4]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[5]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[6]多电机同步协调系统控制策略[J]. 李慧,刘星桥,李景,孙飞飞. 电机与控制应用. 2014(04)
[7]网络控制系统的最新研究综述[J]. 游科友,谢立华. 自动化学报. 2013(02)
[8]基于虚拟主轴法的同步控制策略研究[J]. 季明逸,游有鹏. 机电一体化. 2012 (08)
[9]采用交叉耦合补偿的异步电动机矢量控制系统研究[J]. 田清. 制造业自动化. 2011(04)
[10]多电机滑模环形耦合同步控制策略研究[J]. 刘然,孙建忠,罗亚琴,孙伟. 中国机械工程. 2010(22)
博士论文
[1]网络化运动控制系统的关键技术研究[D]. 姬帅.山东大学 2014
[2]实时以太网下多轴运动控制的同步问题研究[D]. 许雄.上海交通大学 2013
[3]网络化控制系统的时延与丢包问题研究[D]. 张文安.浙江工业大学 2010
[4]基于实时以太网的多轴运动控制系统研究[D]. 许万.华中科技大学 2009
[5]基于以太网的数控系统现场总线技术研究[D]. 张向利.华中科技大学 2008
[6]网络化运动控制系统多轴协同关键技术研究[D]. 王宝仁.山东大学 2008
[7]从现场总线到工业以太网的实时性问题研究[D]. 陈磊.浙江大学 2004
硕士论文
[1]多电机同步协调控制系统的研究[D]. 孙江.太原科技大学 2009
本文编号：3429385
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
运动控制系
网络化多轴运动系统的轮廓跟踪与同步控制研究19基于PC的客户端与基于ARM处理器的服务端之间的以太网通信采用TCP/IP或UDP/IP协议，而终端设备数量可由路由器或交换机实现扩展。PC规划产生期望轮廓与期望轨迹，将其分解作为各个轴的参考轨迹，并处理经网络传输反馈的实时轨迹信息，通过控制算法处理后得到控制量，并通过指令协议的封装，发送给ARM处理器。ARM处理器作为数据的中转站，搭载了基于LAN8720A芯片的以太网物理层，执行指令协议解析，分别接受和发送来自PC与CAN总线的数据。CAN总线通过设定周期采样实时轨迹数据发送至ARM处理器，经过解析与封装后，通过有线网络发送给PC，PC接受到实时轨迹数据通过控制器处理后，经有线网络传输至ARM处理器，得到的数据被解析与封装后，通过CAN总线发送给各伺服系统，交流伺服系统实时响应来自PC的控制信息，实现轮廓跟踪控制与位置同步控制。伺服系统选择的是台达公司的ASDA-A2系列伺服驱动器和ECMA-C10604RS型号的伺服电机，内含CANopen主站协议，CAN总线通讯速率可达1Mb/s，且配有RJ45接口，方便网线连接。图2-4网络化多轴轮廓控制系统Figure2-4.Networkedmulti-axiscontourcontrolsystem(NMCCS)图2-5具有滞后器的网络化多轴同步控制系统Figure2-5.Networkedmulti-axissynchronizationcontrolsystem(NMSCS)withhysteresisclutch
网络化多轴运动系统的轮廓跟踪与同步控制研究19基于PC的客户端与基于ARM处理器的服务端之间的以太网通信采用TCP/IP或UDP/IP协议，而终端设备数量可由路由器或交换机实现扩展。PC规划产生期望轮廓与期望轨迹，将其分解作为各个轴的参考轨迹，并处理经网络传输反馈的实时轨迹信息，通过控制算法处理后得到控制量，并通过指令协议的封装，发送给ARM处理器。ARM处理器作为数据的中转站，搭载了基于LAN8720A芯片的以太网物理层，执行指令协议解析，分别接受和发送来自PC与CAN总线的数据。CAN总线通过设定周期采样实时轨迹数据发送至ARM处理器，经过解析与封装后，通过有线网络发送给PC，PC接受到实时轨迹数据通过控制器处理后，经有线网络传输至ARM处理器，得到的数据被解析与封装后，通过CAN总线发送给各伺服系统，交流伺服系统实时响应来自PC的控制信息，实现轮廓跟踪控制与位置同步控制。伺服系统选择的是台达公司的ASDA-A2系列伺服驱动器和ECMA-C10604RS型号的伺服电机，内含CANopen主站协议，CAN总线通讯速率可达1Mb/s，且配有RJ45接口，方便网线连接。图2-4网络化多轴轮廓控制系统Figure2-4.Networkedmulti-axiscontourcontrolsystem(NMCCS)图2-5具有滞后器的网络化多轴同步控制系统Figure2-5.Networkedmulti-axissynchronizationcontrolsystem(NMSCS)withhysteresisclutch
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于相邻耦合误差分析的非线性PD偏差耦合同步控制方法（英文）[J]. 刘延杰,梁乐,储婷婷,吴明月. Journal of Central South University. 2018(05)
[2]基于综合学习策略粒子群优化算法的永磁同步电机模型辨识[J]. 吴麒,王瑶为,张文安,俞立. 机械设计与制造工程. 2017(11)
[3]多电机同步控制综述[J]. 韩仁银,郭阳宽,祝连庆,贺庆. 电机与控制应用. 2017(06)
[4]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[5]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[6]多电机同步协调系统控制策略[J]. 李慧,刘星桥,李景,孙飞飞. 电机与控制应用. 2014(04)
[7]网络控制系统的最新研究综述[J]. 游科友,谢立华. 自动化学报. 2013(02)
[8]基于虚拟主轴法的同步控制策略研究[J]. 季明逸,游有鹏. 机电一体化. 2012 (08)
[9]采用交叉耦合补偿的异步电动机矢量控制系统研究[J]. 田清. 制造业自动化. 2011(04)
[10]多电机滑模环形耦合同步控制策略研究[J]. 刘然,孙建忠,罗亚琴,孙伟. 中国机械工程. 2010(22)
博士论文
[1]网络化运动控制系统的关键技术研究[D]. 姬帅.山东大学 2014
[2]实时以太网下多轴运动控制的同步问题研究[D]. 许雄.上海交通大学 2013
[3]网络化控制系统的时延与丢包问题研究[D]. 张文安.浙江工业大学 2010
[4]基于实时以太网的多轴运动控制系统研究[D]. 许万.华中科技大学 2009
[5]基于以太网的数控系统现场总线技术研究[D]. 张向利.华中科技大学 2008
[6]网络化运动控制系统多轴协同关键技术研究[D]. 王宝仁.山东大学 2008
[7]从现场总线到工业以太网的实时性问题研究[D]. 陈磊.浙江大学 2004
硕士论文
[1]多电机同步协调控制系统的研究[D]. 孙江.太原科技大学 2009
本文编号：3429385
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