运动控制卡在多轴运动控制系统中的应用

控制卡是自动控制理论及计算机技术不断发展的产物,各种各样的控制卡实现着各自不同的功能及完成着不同的任务。目前工业生产领域的方向是自动化及智能化。在复杂的自动化生产线上,需要步进电机、伺服电机带着各种高精度运动机构稳定的运转。保证高精度运动机构良好运转的关键控制设备即运动控制卡。运动控制卡是多轴运动控制系统的基础控制单元,每个单元都对应着能完成某种功能的设计生产需要。随着半导体技术的发展,芯片的集成度越来越高,有些运动控制卡上目前已继承了4个或8个的控制单元,再加上计算机技术的飞速发展,完全能支持相应的高速处理需求,使得运动控制卡的成本不再高不可攀。为了发挥运动控制卡成本低、性能好的特点,更好构建以运动控制卡为核心元件的多轴运动控制系统,设计了在工业控制电脑中设置运动控制卡,联动多个伺服电机并辅以多套运动机构构成硬件系统及以MicrosoftVisual Studio平台为基础的C#语言软件系统,从而实现系统多轴协调的运动控制功能。结果表明,该系统具有良好的控制效果,是一种低成本、高性能的现代工业自动化技术。对运动控制卡的软、硬件的设计与实验工作,为以后相关运动控制研究也提供了理论基础和技术参考。

基于STM32的高精度柔性多轴运动控制系统设计

针对多台高精度直线电机组成的柔性夹持系统缺乏多轴控制器的问题,文中提出一种可以同时控制多台直线电机实现高精度定位、柔性夹持易碎物品、具备上位机界面和总线通信控制功能的多轴运动控制系统。该装置由主控制器、上位机软件、直线电机和.伺服电机、步进电机以及运动结构部件组成。主控制器由STM32F103VET6芯片与外围器件构成。光栅尺传感器产生位置信号分辨率达到05μm实现高精度控制。主控输出PWM控制I信号由驱动器放大并驱动直线电机运行,电流传感器监测负载变化情况结合控制算法实现柔性控制。主控程序逻辑包括多轴运动控制、PD算法控制、电流监测、RS232上位机通信和CAN总线多联机通信模块。通过CAN总线进行多联机协同运动控制,上位机软件实时监测和控制全部参数。该系统可以有效解决多台高精度直线电机协同控制的问题,本文阐述了该系统的框架及实现原理。

基于PMAC与LabVIEW的多轴运动控制系统的开发

针对目前机械运动部件实时快速定位的需要,研究了一种快速开发运动控制系统并达到高控制精度的方法.采用了PC+PMAC的结构,硬件主要由PC机、PMAC运动控制卡、电机等组成,系统软件使用LabVIEW2009环境为开发平台,对多轴运动控制系统进行开发,提出了通过Active X自动化技术实现上位机和下位机的通信.结果表明,所开发的系统不仅有友好的人机交互界面,而且具有开发周期短,易于操作,实现功能的扩充方便等特点.

基于LabVIEW的多轴运动控制系统的设计与开发

采用"PC+运动控制卡"的设计方案,设计开发了基于LabVIEW的多轴运动控制系统.提出在LabVIEW中通过ActiveX技术开发系统控制界面和控制程序的方法.所开发的系统不但具有较高的性能,而且具有开发周期短、易于操作的特点.

基于多轴运动控制器的二轴转台控制系统

为了实现二轴试验转台的控制系统,采用工业计算机为上位机,采用开放式多轴运动控制器为下位机,建立速度内环和位置外环的双闭环结构,分析了转台核心部件的选用原则和方法.针对转台运行中负载力矩的不确定性,利用多轴运动控制器的PLC程序实现转台状态信息的监控,提出了应用自适应PID控制技术动态调整PID控制器的比例、微分、积分参数.实验结果表明:它能够有效地抑制变负载对系统的影响,提高了转台的快速响应性能和跟随误差.

基于EtherCAT的多轴运动控制器研究

研究了EtherCAT技术的原理、技术特点、性能以及EtherCAT主站和从站的实现方法。并在此基础上实现了一种基于EtherCAT的多轴运动控制器,用于数控设备和工业机器人的控制。

双PLC技术在多轴运动控制中的应用

探讨双PLC技术在多轴运动控制中的应用。针对多轴运动控制系统中不但要求有多轴的脉冲输出来驱动伺服电机或者步进电机,且每个动作要求响应快、位置精度高的条件下,通过在控制系统中应用永宏FBs系列双PLC来实现各种逻辑动作,以达到双PLC在多轴运动控制中的应用目标。经过对馆外智能图书馆的调试,用永宏双PLC能很好地满足其动作要求,达到预期目的。永宏FBs系列双PLC可以完成多轴的脉冲输出功能以及轴之间的相互协调运动,不但能很大程度上降低成本,而且应用范围也很广。

多轴运动控制器在转台控制系统中的应用

提出了一种基于多轴运动控制器的转台控制系统的组成方案.给出了转台的基本组成,介绍了多轴运动控制卡功能及其硬软件的开放性。分析了控制系统的组成原理,详细介绍了控制系统总体设计方案和基本的硬件配置结构,以及此控制系统的软件设计方法和功能实现。通过此基于多轴运动控制卡的控制系统实现了转台的实时控制及伺服控制。

基于实时以太网的多轴运动控制网络的研究

在现代机械制造中,多轴运动控制的应用已经非常广泛,为了有效协调同步各个轴的运动过程,实现高精度的多轴运动控制,一个实时高效的数字通信网络是必不可少的。本文首先介绍了网络化多轴运动系统模型,然后通过分析多轴运动系统对网络通信的需求,提出了一种基于实时以太网的多轴运动控制网络的模型。

基于多轴运动控制器的电极丝恒张力控制系统

为解决往复走丝电火花线切割加工空间复杂曲面中电极丝张力变化影响加工精度的问题,分析了张力变化的原因及其对加工精度的影响,介绍了现有电极丝恒张力机构的不足,提出了基于功能强大的可编程多轴运动控制器的电极丝恒张力控制系统,给出了完整的系统软硬件结构。该系统可对线切割加工过程进行随动响应,保持电极丝张力恒定,改善电极丝动态定位精度。进行了恒张力线切割加工对比试验。实际测量结果表明该控制系统的加工误差明显减小,验证了恒张力控制系统的有效性。

级联式多轴运动控制系统及其同步策略

为了实现普通数字脉冲接口的伺服驱动器网络化控制,提出一种级联式运动控制方案,采用三端口转换器实现网络节点的级联,并提供伺服装置所需的控制和反馈接口。此外,为了提高系统的同步运动精度,提出一种新的同步补偿策略,通过在三端口转换器内设计时间补偿定时器,克服了网络延时对多轴同步运动的不良影响。实验表明,以工业塑料光纤为传输介质,信号每经过级联网络的一个节点增加约120ns的时间延迟,而采用上述同步策略后,伺服节点之间运动同步脉冲的时间抖动减小到25ns之内。

CNC多轴运动控制系统轮廓误差分析

在分析CNC多轴运动连续轨迹控制轮廓误差形成的基础上,研究提高轮廓加工精度减小轮廓误差的方法.针对CNC机床两轴运动控制系统建立直线轮廓、不同曲率半径圆弧轮廓及一般曲线轮廓误差模型,指出轮廓误差与跟踪误差的关系和轮廓误差形成机理.通过仿真实验结果表明,加入基于轮廓误差模型的交叉耦合控制可以大大降低轮廓误差,提高轮廓控制精度.

基于VC的多轴运动控制器网络控制应用

阐述了网络控制的原理和特点 ,分析了目前比较先进的基于VC分布式组件技术 (DCOM技术 )的网络控制应用方法 ,并以多轴运动控制器GT - 40 0 -SV为例 。

多轴运动系统非线性轮廓重复跟踪的主从交叉耦合迭代学习控制

针对多轴运动系统非线性轮廓的重复跟踪,传统时域交叉耦合迭代学习控制器(Cross-coupled iterative learning control,CCILC)的设计,各轴间的耦合算子计算精度要求高,计算效率低.本文提出一种主从交叉耦合迭代学习控制方法.基于主从控制设计方法,主动轴采用时域CCILC,从动轴采用位置域交叉耦合迭代学习控制(Position domain CCILC,PDCCILC).保证各轴间运动同步性,同时减轻对耦合算子精确性的依赖.因而可以引入轮廓误差矢量法估算耦合算子提高计算效率.采用Lifting的系统时域矩阵展开方法对所提出的算法进行了稳定性分析和性能分析.基于一个两轴毫米级运动平台,三种典型非线性轮廓跟踪(即半圆、抛物线和螺旋线)的数值仿真和实验分析验证了所提出算法的有效性.

基于DSP和FPGA的多轴运动控制系统设计

传统的机器人运动控制器都是采用PC+运动控制卡的方法,成本较高。提出了一种基于DSP和FPGA的通用型运动控制系统,大大降低了系统成本。利用FPGA内部生成的双端口RAM作为DSP与上位机之间的缓冲区,同时采取串行转并行的策略,简化了系统的布线。在DSP上实现了直线与圆弧插补算法以及逆运动学的求解,并进行了仿真。仿真结果表明,系统能够按照预定轨迹运动,同时各轴的速度变化也较平稳。

基于EtherCAT的多轴运动控制系统设计

针对多轴控制系统中的同步性问题,设计了一款基于EtherCAT的多轴运动控制系统,并提出了对主站和从站均采用实时操作系统的解决方案。对于EtherCAT主站,在嵌入式平台上,构建了基于Xenomai-Linux和Etherlab的主站方案,人机界面使用Qt来编写,EtherCAT从站采用的是u C/OSIII实时操作系统,通过抢占式内核保证了从站之间的数据实时性。通过主从站的双实时设计方案,保证了系统中多轴之间的同步性。实验结果表明,基于双实时操作系统的EtherCAT运动控制系统,连接便利,同步时间在微秒级别,具有很好的实时性。

基于PLC的多轴运动控制器的应用研究

可编程控制器的功能已由传统的顺序逻辑控制延伸至模拟量控制、运动控制等高端领域。以全自动端子机为被控制对象,基于PLC基本CPU和运动控制CPU构建了双CPU多轴运动控制器。在分析全自动端子机工作过程的基础上确立了系统的设计方案。对双CPU间的通讯实现技术进行了详细的阐述。构建了基于.net架构的人机控制界面。该运动控制器具有良好的可扩展性和可靠性,易于开发。应用适宜的开发工具可以有效地降低系统的开发周期和开发成本。

PMAC多轴运动控制器应用研究

本文通过对PMAC多轴运动控制器应用方案的论述 ,介绍了利用PMAC构建一个机电一体化实验装置所需要的软硬件结构 ,以及构建系统的方法、解决手段和需要注意的事项。

基于多轴运动控制卡的伺服控制系统研究

以工控机为核心 ,应用研华三轴运动控制卡PCL 832 ,建立了机器人用数控焊接变位机的高精度控制系统 .研究分析了焊接变位机的位置控制精度、速度和运动轨迹的控制过程 ,给出了负载变化和速度变化的位置控制结果 ,其结果满足与弧焊机器人配合使用的精度要求 .

采用强化学习的多轴运动系统时间最优轨迹优化

为实现多轴运动系统高速运动并解决电机动载荷过载的问题,提出了一种采用强化学习的时间最优轨迹优化方法。使用改进状态-动作-奖励-状态-动作(SARSA)算法和迭代交互法来寻找时间最优轨迹:通过改进SARSA算法与基于运动学模型建立的强化学习环境进行交互学习,找到满足运动学约束的初始策略轨迹;通过迭代交互法与真实环境进行交互学习,从而将电机动态载荷约束引入到强化学习环境中并对策略轨迹进行修正;最终得到满足电机动态载荷约束的时间最优轨迹。在自行搭建的两轴运动系统上进行验证,结果表明,改进SARSA算法优化得到的策略轨迹的速度和加速度曲线均在约束范围内,且经过10次迭代后的轨迹实际测量力矩曲线也在电机动载荷约束范围内,所提方法能够得到同时满足运动学约束和动力学约束的时间最优轨迹。