面向多轴运动控制的EtherCAT主站设计与实时性优化

针对传统现场总线在多轴运动控制中存在带宽低、实时性不强、同步性能差的问题,提出了基于IgH EtherCAT Master开源软件框架和嵌入式硬件平台的EtherCAT主站实现方案。在以AM64x Sitara处理器为核心的硬件平台上,构建基于Xenomai实时内核的Linux实时操作系统,移植IgH主站框架,实现了高性能EtherCAT主站,并对EtherCAT总线的配置过程进行阐述,开发出主站应用程序,提出主站进程独占CPU和优化网卡驱动的方式对主站进行实时性能优化。最后通过六轴伺服控制平台进行实验验证,对主站发送的周期性EtherCAT数据帧进行抓包分析。实验结果表明:优化后的主站在500μs的高速通信周期下,最大抖动控制在20μs以内,均值抖动控制在1μs以内,能够满足高精度多轴运动控制的要求。

高空作业车的臂架系统动力学分析

在高空作业车的实际应用中,臂架系统经常受到多种振动和冲击的影响,严重影响施工过程中的稳定性,甚至危害到施工人员的人身安全,文章聚焦于高空作业车臂架系统,旨在为其设计、优化及控制提供理论依据。文章以DGS25Y型伸缩臂式高空作业车为研究对象,其臂架系统处于微振动状态、阻尼小的状态时,运用理论分析简化的二分之一模型,与MATLAB仿真研究结合的方法,探究臂架刚度对高空作业车臂架振动幅值的影响,揭示影响臂架头部振动的规律,为高空作业车的设计和优化提供了理论依据。

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。

六自由度平台控制系统分析

根据六自由度运动平台性能特点,对平台进行了基于位置反解的轨迹规划,并对平台控制系统硬件和软件模块进行了分析,以"PC+PMAC"为结构设计了六自由度平台运动控制系统。采用该控制系统,对平台进行了单缸位置跟踪和轨迹跟踪性能测试试验,试验结果证明了模型的正确性及基于RBF模糊神经网络整定的PID控制的工程可行性和有效性,为今后对液压六自由度运动平台的进一步深入研究提供一个便捷高效的平台。

基于DSP+FPGA架构的嵌入式运动控制平台设计

针对一体化转台控制所需的运动位置的高速采集与实时显示、多工作模式的运动轨迹和位置的实时控制以及远程控制的通信等要求,设计了一种基于DSP和FPGA的嵌入式运动控制平台。所设计的系统充分利用具有丰富外设资源和浮点运算能力的高性能DSP芯片作为主控制单元,并采用FPGA芯片Nios内核为协处理器实现良好的人机交互控制。实验结果表明,该系统具有高集成度、稳定等特点,已成功应用于一体化转台控制系统。

北斗定位田间信息采集平台运动控制器设计与试验

针对轮式田间信息采集平台在田间复杂环境下定速直线跟踪问题,设计了一种横向纠偏与纵向定速行走的运动控制器。控制系统采用低精度北斗定位模块、电子罗盘、旋转编码器、角度传感器获取田间信息采集平台的状态信息(包括位置、航向、速度、转向角)作为运动控制器的输入,通过构建的横向纠偏模糊控制器和纵向定速PID(proportion integration differentiation)控制器,实现行走过程中的横向纠偏和纵向定速行走。为获取更准确的位置信息,采用3个低精度北斗定位模块以边长1 m的等边三角形方式放置对数据求均值得到中心点定位数据的方法,将北斗接收模块的平均静态定位精度从2.06 m提高到了1.50 m,动态定位精度提高到0.78 m以内。信息采集平台田间试验结果表明:车体系统能按照规划的路径行走,在设定速度0.4 m/s时,纵向速度稳态误差小于7%,在外界扰动下响应调节时间小于3 s;以相同的速度行驶,初始横向偏距分别为1.4、2.0和2.5 m时,稳定跟踪需要的时间分别为11、15和25 s且稳定跟踪后最大横向偏距在0.31 m以内,满足农业田间信息采集的需要。该控制系统实现了信息采集平台在田间的定速直线跟踪和稳定行走,为其高效智能化作业提供了技术参考。

基于PC和运动控制卡的开放式运动控制系统

提出一种基于PC和运动控制卡的开放式运动控制系统的设计方案。采用PC作为运动控制的核心处理部分,运动控制卡负责整个运动控制细节,并以VC++为工具,开发了具有开放式、通用性、灵活性的运动控制系统软硬件平台。

基于工控机和运动控制卡的足底矫形器CAM系统

采用工控机+运动控制卡+高效交流伺服系统的结构,以PC作为运动控制的核心处理部分,运动控制卡负责整个运动控制的细节,并以VC++6.0作为开发工具,开发了具有开放式、通用性、灵活性的足底矫形器CAM系统软硬件平台。将CAM系统引入足底矫形器设计加工中,不但提高了产品质量也使生产周期大为缩减。

空间机器人控制系统硬件仿真平台的研究

建立了空间机器人控制系统的硬件仿真平台。研究了空间机器人基于手眼视觉的控制问题,建立了系统关键部件的模拟设备。仿真平台由中央控制器、关节模拟器、手眼模拟器、动力学/运动学仿真计算机和三维动画显示计算机组成。基于该平台,对空间机器人控制特性和仿真过程中的延时环节进行了研究。系统自主捕获仿真试验结果表明,所采用的运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好地完成对实际机器人系统控制过程的模拟测试及系统控制算法的验证。

基于dSPACE的运动控制系统实验平台设计

为满足"运动控制系统"课程教学的需要,本文针对运动控制系统中的双闭环直流调速系统,设计了一套以dSPACE为核心的运动控制系统实验平台,并在此平台上,研究了PID控制和内模控制在运动控制系统中的应用。这一实验平台的设计适合于将各种先进控制算法应用于运动控制系统的教学实验使用。

热超声倒装芯片运动平台的模糊PID控制

针对自行设计的步进电机结合传动装置构成的热超声倒装芯片运动平台,建立了含摩擦等扰动因素的系统非线性数学模型。针对这一非线性数学模型,研究了传统PID控制和模糊PID控制的控制性能。结果表明,传统PID控制难以达到理想的性能,而模糊PID控制能显著地改善定位精度和运行速度。

六自由度转台的神经网络控制

针对六自由度转台单通道电液伺服系统的特点 ,探讨了一种神经网络PID控制方法 ,通过BP神经网络的在线学习对被控对象进行辨识 ,采用单神经元调节PID参数 。

高频响一维直线电机运动平台的研究与开发

高频响、高精度直线电机运动平台直接驱动精密运动系统是近年来发展起来的一种新型进给传动方式。研制一种以直线电机直接驱动的运动平台,阐述该平台的设计与开发过程,并进行调试与测试。实验结果证明:该平台消除了机械传动所带来的不良影响,极大地提高了进给系统的快速反应能力和控制精度。

“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。

基于内核平台的开放式数控系统

分析了开放式数控系统国内外的研究现状,论述了当前数控系统中存在的不足以及今后的发展趋势,并在此基础上提出"基于内核平台的模块化、开放式数控系统",详细地介绍了该体系下基于内核平台的数控系统架构、内核平台建立、CNC加工信息到CAD产品模型的反馈三大部分的功能与实现技术。

一种两自由度运动平台控制系统设计

提出一种两自由度运动平台以实现俯仰和横滚运动。测控系统采用多级控制方式,上级计算机与下级计算机之间通过以太网进行通讯;驱动系统采用非对称阀控制非对称液压缸,利用动压反馈校正的方法提高系统阻尼比,从而改善系统的非线性特性。

基于四轴运动控制教学平台的多元实践体系改革

针对高等教育教学中重理论、轻实践,未注重学生创新能力以及综合能力培养等问题,设计了一款可模拟实际工业检测分类装置的运动控制教学平台。该平台不但能够很好地模拟实际的工业场景,实现基本的运动控制功能,还具有很好的开放性和可扩展性。运动控制教学平台既可用于随堂常规实践,也可用于注重学生创新能力及综合思维能力培养的课程设计和毕业设计,形成多元化的实践教学体系。在加深学生对所学知识理解的基础上,充分锻炼他们的创新能力、解决问题的能力以及工程实践能力,培养真正适应于社会的工程应用型人才。

两轴运动平台交叉耦合控制系统研究与分析

针对两轴运动系统的实际情况,设计了相应的交叉耦合控制系统,并对该交叉耦合控制系统的效果进行了分析和研究。仿真实验表明,交叉耦合控制系统在两轴运动平台的控制中取得了良好的效果,有效地减小了系统的轮廓误差。

波浪运动补偿稳定平台系统的试验研究

为了减少船舶在风浪中的摇摆和升沉运动对某些海上作业和设备的影响,可在其上建立一个具有波浪运动补偿功能的稳定平台。本文对该系统进行了方案设计和模型试验。试验结果表明,采用电液比例控制技术以及运动预报和模糊PID控制策略,使系统达到了较好的补偿效果。试验结果为系统的进一步改良和优化提供了很好的依据。

多类型伺服的混合二轴伺服控制平台

介绍了由步进伺服和交流伺服构成的混合二轴伺服控制实验平台。以PMAC多轴运动控制卡作为下位控制器,实现对伺服系统的实时控制;以PC为上位计算机,实现对伺服控制系统的指令控制和数据读取;利用VB编写人机界面对控制平台进行监测和控制。该平台为开放式数控平台,人机界面友好,可实现对不同类型电机的伺服控制,多电机的协调控制,混合多类型伺服电机的控制。该伺服平台的开发,可用于实验教学和科研实验。