基于模型的设计方法在运动控制实验中的研究

基于模型设计方法是一种高效的嵌入式控制系统设计新方法,该方法应用了建模、仿真、自动代码生成、测试验证等作为支持技术。采用Matlab/Simulink软件作为基于模型的设计平台,以MCU为核心的运动控制板及直角坐标运动机构作为验证平台,构建了实验环境。开发了支持自动代码生成的Simulink模块库,含有AD、DA、编码器、通用输入、通用输出等接口。利用Simulink实现图形化的建模与仿真,使用Simulink coder自动生成控制代码,下载到运动控制板上进行实验验证。开发了数据采集和传输库函数,用于上传实验数据供进一步分析。实验表明,基于模型的设计方法使运动控制理论与实验无缝连接,能够快速构建起实验控制系统,有利于培养学生的工程实践和创新能力。

轮式巡检机器人实验教学平台设计

针对"移动机器人控制与导航技术"课程的实验需求,设计了一套轮式巡检机器人实验教学平台。该实验平台涉及机械设计、运动仿真、路径规划、群智能算法、PID控制器等理论知识。利用该实验平台开发了轮式巡检机器人运动学仿真、全局路径规划、驱动轮速度控制、差速补偿同步控制等实验项目,实验结果验证了机器人硬件系统、软件设计以及相关控制算法的可行性和有效性。通过该实验教学平台,可以显著提升学生的创新实践能力。

Matlab在运动控制系统实验教学中的应用

针对运动控制系统课程的现状，提出了一种基于Matlab的Simulink和Power System工具箱来设计运动控制系统实验，并给出了仿真实例。实践证明，利用电力系统工具箱作仿真，学生能较快地理解课程理论，学会仿真分析复杂的控制系统问题的技能。

机器人轨迹规划与控制实验平台

机器人的轨迹规划和控制是机器人工程专业学生的必备知识,为此设计了一种平面二自由度的机器人实验平台。机械系统采用具有普适性的五连杆结构,控制系统采用基于总线方式的"计算机+控制器+驱动器"的开放式分布结构。基于该实验平台可以进行机器人的运动学、驱动控制、轨迹规划及软件测试实验,能够提高学生对机器人的理论分析、轨迹规划与控制的设计和创新能力。

MX-3开放式数控系统实验平台开发与应用

MX-3是西安交通大学开发的基于GUC运动控制器的开放式机床数控系统,具有三轴联动铣削功能,是能够实现由交流伺服电机驱动的半闭环控制系统。该系统硬件由数控装置和伺服系统组成,GUC-400-ESV运动控制器为数控装置的核心部件,以Visual C++为工具进行控制软件开发,操作系统采用Windows XP系统。在该数控系统基础上搭建了MX-3开放式数控系统实验平台,并应用于数控技术实践教学中,既丰富了实验教学内容,又提高了实验教学质量。

基于STM32单片机的三轴实验平台设计

为改善机电一体化技术课程的实践教学效果,设计了一种基于STM32单片机的三轴实验平台。该实验平台由机械本体、STM32控制系统和VB上位机操作软件组成。搭建了该实验平台的机械本体结构,完成了实验平台控制系统的硬件设计和软件设计(包括手动控制模式软件和自动插补模式软件等设计),并进行了运动功能实验。所设计的三轴实验平台能够在有效工作范围内实现圆弧和直线插补,实现了设计要求。

“运动控制系统”实验教学改革的探索

针对"运动控制系统"传统实验教学存在的问题,本文提出了教学改革的目标和基本思路,从构建模块化、层次化实验教学体系,丰富实验教学方法和手段,完善考核制度方面采取了一些可行的改革措施。实践证明,该改革有利于培养学生的工程实践技能和创新能力。

CSNS微小角中子散射谱仪运动控制系统样机

微小角中子散射(Very Small Angle Neutron Scattering,VSANS)谱仪是结构校准的有力工具。为了保证中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)VSANS谱仪的运动部件满足重复定位精度优于±2μm的要求,设计了基于实验物理及工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)软件架构的运动控制系统方案,并搭建了相应的运动控制系统样机。该样机使用步进电机、绝对式光栅和Beckhoff嵌入式控制器,实现了对平移台位置的全闭环控制。测试结果表明:该样机的重复定位精度优于±2μm,且具有稳定可靠性高的特点,很好地满足了CSNS VSANS谱仪的需要。

运动控制系统创新实践平台的设计与实现

实践性课程的建设是本科生教学改革的一个重要组成部分,基于运动控制系统实践平台的工程实践与科技创新课程是针对电气工程相关专业开设的实践性课程。首先介绍了"电气自动化控制系统设计和实践"的课程信息与体系规划,然后详细讲述了该课程平台的管理层、控制层和设备层的组成。最后结合两个系统案例介绍了运动控制系统创新实践平台的实现过程,综合体现了该创新实践课程教学对学生的实践能力及创新能力的培养与提高。

基于PMAC的数控试验台研究与开发

数控技术是支持现代装备制造业的关键技术群,直接决定制造装备的功能和性能,是信息化带动工业化进程中装备层的关键技术。在对开放式数控系统研究的基础上,构建了基于工控机和PMAC运动控制卡的数控系统,进一步研究开放式数控系统的体系结构和构建方法。在构建基于PMAC运动控制卡的数控系统过程中,采用了模块化的设计方法,并将构建的数控系统用于数控技术试验平台,结合试验,研究基于PMAC运动控制卡的数控系统的功能和性能。

基于DSP的全数字运动控制系统实验平台设计

以TMS320LF2407A为核心控制器,设计了多功能的全数字化电机运动控制实验平台,详细介绍了该实验平台的软硬件设计方法。应用结果表明,基于该平台可方便完成多种电机运动控制系统的学习和开发,具有结构简单、功能多样、实用性强、人机界面良好等特点。

基于力阻抗控制的手臂康复机器人实验研究

把阻抗控制理论运用于手臂康复机器人控制中,使用基于力阻抗控制模型设计了系统的控制器。利用MATLAB/Simulink系统设计工具建立了系统控制模型,并在dSPACE实时仿真平台上进行了实验研究。结果表明,通过调节控制器中的刚度系数、阻尼系数可以使手臂康复机器人具有不同的刚度特性和阻尼特性。该控制器实现了被动和主动两种训练模式中机器人的柔顺运动控制。

助餐机器人运动规划及控制研究

为解决助餐机器人平稳、安全的自动助餐问题，对机器人样机进行了运动规划和控制研究。参照常人进餐习惯，利用多项式插值法对机器人进行了基于速度平滑的运动规划。针对机械臂在助餐过程中引起的控制对象变负载特性，设计了模糊自整定PID控制器。基于dSPACE实验平台进行了运动轨迹跟踪实验，实验响应曲线可准确跟踪期望运动轨迹，实验保证了机器人平稳、准确助餐，表明该运动规划方法和控制算法能满足助餐机器人要求，且具有较强的鲁棒性。

逻辑无环流可逆调速实验系统设计及其教学实践

将Simulink和可视化界面(GUI)相结合,利用GUI可视化调试界面,使得实验参数设置及动态特性观测方面更容易操作和实现。以逻辑无环流可逆调速系统实验设计为例,逐步搭建系统虚拟仿真模型,再将仿真模型与GUI可视化界面结合,进行仿真实验,可直接观察系统的输出特性。通过具体教学的实施,Simulink和GUI可视化界面相结合的实验模式取得了较好的实践效果。

S7-1200 PLC在伺服电动机位置控制中的应用

随着生产技术的提升,工艺领域对伺服电动机的运动控制模块要求更加精确的位置控制,西门子公司的SIMATIC S7-1200PLC有着良好的工艺和性能,其通过脉冲接口的方式给电机的运行控制提供支持,满足当前工艺要求的水平,并且功能完善。文中对西门子S7-1200 PLC在松下伺服电动机位置控制中的应用进行研究,阐述了松下伺服电动机A5系列硬件和PLC系统的接线步骤,通过软件程序实现对伺服电动机的位移运动的控制。实验验证了程序的正确性,结果表明,位移的操作精准度可以达到0.1 mm,满足位置控制的性能要求。

一种基于车载逆变电源的低成本实验系统设计

针对电气、自动化专业学生运动控制课程群的工程应用性强的突出特点,提出一种适用于本科电力电子实验教学的低成本车载逆变电源系统,主电路采用两级式级联拓扑结构,经过推挽升压电路后再进行全桥逆变,大大降低了系统硬件电路的体积及噪声污染。在此基础上,进一步拓展试验内容,将该电源系统引入单相交流电机运动控制综合训练任务,在丰富实验内容的同时,有效提升了学生的专业综合素质和创新能力。

“运动控制系统”课程实验平台建设与实践

本文首先描述了"运动控制系统"课程的特点,并介绍了该课程实践环节所包涵的几个实验及各个实验的基本特点,基于上述分析给出了该课程实验平台建设的规划方案及典型实验的基本内容。实践证明,本文所提出的"运动控制系统"实验平台建设方案是切实可行的。

拉索端部弹性约束振动控制研究(Ⅱ)——试验验证

在索端沿轴向设置弹性约束,对拉索振动轴向被动控制进行了试验研究。研究了支座移动对拉索振动频率的影响;验证了弹性约束对拉索振动的减振效果,讨论了阻尼系数和弹簧刚度对减振效果的影响;最后验证文献[10]中理论研究的正确性。

基于单片机的CT教学实验仪设计与实现

针对传统CT教学实验仪使用不便与技术落后的现状,开发了以P89V51RD2单片机为核心完成数据采集、运动控制及USB通信等功能的新一代增强型CT教学实验仪。该仪器除具有完善的CT功能外,还能完成四个相关的辐射物理实验。讨论了仪器的设计与实现方法,给出了其主要硬件电路和软件结构。实际应用表明,该仪器在性价比、使用方便性和可靠性等方面均有明显优势。

3RSR型并联式天线样机研制与控制实验

针对传统方位-俯仰型天线存在“盲锥区”的问题,基于3-RSR并联机构开展并联式天线的结构设计,进行动力学仿真分析以确定电机所需驱动力矩,并研制出天线样机。以PC为上位机、STM32控制器为下位机搭建天线样机的运动控制硬件系统,并为其开发相应控制软件。最后,针对所研制的天线样机开展运动性能与指向测试,以验证结构设计与分析的正确性以及控制系统的有效性。该研究工作有益于少自由度并联机构在天线领域的应用以及并联式天线的产品化。