运动控制网络的研究现状及发展趋势

综述了运动控制网络技术的发展历程和研究现状。阐述了工业控制网络的发展历程;重点分析比较了目前几种运动控制网络的性能,并对其中具有代表性的SSCNET,SER-COS,IEEE 1394,SynqNet和Profinet 5种串行运动控制网络的研究现状及性能特点进行了详细分析;最后展望了运动控制网络技术的未来发展方向,指出基于嵌入式计算的开放式、网络化运动控制系统是今后运动控制技术发展的趋势。

运动控制网络的时钟同步

为了改进网络化多轴同步控制系统的性能,研究了运动控制网络的时钟同步方法。制定了一种网络化运动控制策略,采用广义预测控制算法和报文缓冲机制补偿随机时变网络延迟。提出了一种主从时钟同步机制,讨论了两种在运动控制网络中产生同步事件的方法;推导了一种从时钟的调整算法,该算法不依赖任何的特定运动控制网络,并给出了这一算法基于FPGA的实现结果。

华控适配卡集成的全数字闭环运动控制网络系统

介绍自行开发的教学服务运动控制网络系统。并阐述系统各部分的功能和具体实现。

基于实时以太网的多轴运动控制网络

针对多轴运动控制网络中存在的数据传输的不确定性和非实时性问题,提出了一种基于时隙划分的网络通信方案,使得在每个时隙中只有一个运动控制器在网络中传输数据。采用改进的时钟同步算法完成网络中各节点的时钟同步,按照时隙划分策略进行任务调度,分别为各任务创建线程,并由时间和事件触发线程的执行。通过搭建两轴跟随平台测试网络通信性能,结果表明:以1 s为周期进行时钟同步时,主从时钟偏差的平均值为5. 79μs,标准差为7. 43μs,稳定性可靠;两轴跟随效果良好,数据传输具有较好的确定性和实时性。

电机运动控制网络及其发展研究

论述了电机网络化运动控制技术的意义和发展现状。简要分析比较了SSCNET、SERCOS、CC-Link等6种常见运动控制总线协议的性能特点及应用特点。指出电机运动控制网络的结构及目前存在的主要问题,在此基础上进一步归纳了电机网络化运动控制系统的关键技术,包括网络的选择、通信协议及运动控制器的设计。最后指出现场总线与以太网的集成技术及无线网络的应用,为电机运动控制网络提供了新的发展方向,模糊控制、变结构控制等先进控制策略的进一步应用,为电机运动控制网络提供了强大的技术支持。

Powerlink运动控制网络用于碳纤维制造

据报道，瑞士一家碳纤维生产企业Carbo—Link公司最近研制了一台基于以太网Powerlink运动控制网络的缠绕设备，用于生产竞技类运动所需的多种碳纤维零部件。目前，这台设备已投入使用并取得了很好的效果，能够处理多种不同的碳纤维产品。Carbo—Link公司也在等划再研制一个50米的版本，以支持更多的应用。

SynqNet运动控制网络对以太网的高性能运动升级

高性能运动网络要求严格管理的同步体制来保证多个轴之间的同步和实时更新。在这些情况下,就需要一个快速同步网络而不是以太网,来将集中运动处理器连接到多个伺服轴。

运动控制网络最新进展——工业以太网解决方案可提供精确同步和多用途网络

采用以太网、安全功能以及更多成熟方案的分布式作业方式正不断撬动着高速运动控制网络的带宽，这已成为自动化及运动控制网络的最主要的发展趋势。

基于SynqNet的网络化运动控制器研究

在分析运动控制网络的研究现状基础上,重点对MEI公司的高性能运动控制网络SynqNet的特性进行研究分析,然后提出了一种基于SynqNet运动控制网络的网络化运动控制系统设计方案。希望能为国内CNC及各种制造加工设备行业提供一个降低系统复杂度和节约成本的有效解决方案。

CAN网络化运动控制系统的动态带宽分配算法

为解决CAN网络化运动控制系统中静态带宽分配算法无法有效利用有限带宽资源的问题,基于反馈控制原理提出了两种动态带宽分配算法.首先,根据网络实际情况和控制需求,通过调整采样周期来实现带宽的按需分配,但采样周期的大幅度波动可能会造成系统失稳和资源过度消耗等问题,为此,通过预设3种采样周期,在3种采样周期间切换以实现带宽动态分配.仿真结果表明,该动态带宽分配算法的性能明显优于固定带宽分配算法.

网络化运动控制系统反馈调度器研究

网络资源的有效利用对网络化运动控制系统的性能至关重要。传统的静态带宽分配方法无法适应系统结构变化和负载波动。针对基于数学优化的动态带宽方法难于在线使用的问题,提出了通过设计网络反馈调度器,基于系统实际性能动态分配网络带宽的方法。根据获得的优化带宽分配,并通过调整各轴回路的采样周期,实现整体性能的优化。

网络化运动控制系统的经典调度算法应用研究

网络化运动控制系统作为一类特殊的实时系统,其系统的性能与资源(处理器、网络)的调度密切相关,将实时调度理论应用于网络化运动控制系统非常必要。在对用于单处理器的经典实时调度算法(RM和EDF)以及网络调度的研究现状进行综述的基础上,对网络调度和任务调度的异同点及网络调度的实现方法和应用技术进行了研究。最后,对RM和EDF两类调度算法在网络化运动控制系统中的应用及调度优化问题进行了仿真研究。

网络化运动控制系统的动态带宽分配策略

针对网络化运动控制系统带宽限制和静态分配无法有效利用带宽资源的问题，提出了基于控制性能指标和当前网络状态的动态带宽分配策略．在保证各控制环最小可用带宽的前提下，根据定义的代价函数优化分配剩余带宽资源，实现带宽使用的最小化和系统性能的最大化．从算法实现的角度，按平衡状态、扰动状态和最大需求状态给出了3种典型的带宽分配方案，仿真结果证明了方案的有效性．

罗克韦尔运动控制实验室网络设计及实现

介绍了罗克韦尔运动控制实验室网络设计及实现。主控制台采用了Control Logix175 6—L1系列控制器 ,并通过 175 6—ENET模块接入以太网 ;用 175 6—DNB模块 ,作为设备网的扫描器 ,构成设备网网络。

智能网络运动控制器的研究与开发

采用现场总线作为通信介质实现控制系统与执行机构之间的通信,设计了低成本、高可靠性和灵活性的工业网络运动控制器。

基于神经网络反馈控制的混沌运动的仿真研究

应用神经网络反馈控制策略,对Lorenz系统的混沌运动进行控制研究。首先利用神经网络能够高精度逼近非线性系统的特点,通过系统辨识建立要研究的混沌系统的神经网络模型,然后控制器应用此系统模型对混沌运动进行反馈线性化控制,将混沌吸引子中的不稳定周期轨道镇定到不动点,或诱导到各个周期轨道。对Lorenz混沌系统的仿真结果表明,神经网络反馈控制混沌的方法具有有效性。

基于ADRC的网络化运动控制系统高精度轮廓跟踪控制

本文研究了具有重复任务性质的网络化运动控制系统高精度轮廓跟踪控制问题。首先,分析了网络时延给系统带来的影响,基于自抗扰控制设计了单轴跟踪控制器,将时变时延带来的不确定性建模为系统总和扰动的一部分,设计扩张状态观测器对总和扰动进行估计,并在前馈通道中对其进行补偿,消除时变时延影响,得到稳定的单轴跟踪控制。其次,基于迭代学习交叉耦合控制设计了轮廓误差补偿控制器,实现高精度轮廓跟踪控制。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。这种控制方法在设计过程中不依赖于系统模型信息,为网络化运动控制系统轮廓跟踪控制方法的研究及应用提供了一种新的思路。

基于网络的运动控制系统预测控制研究

针对一类基于网络的运动控制系统中存在的时延和丢包问题进行研究。对于网络运动控制系统存在数据时延和丢包的情况,建立网络运动控制系统模型。在此模型下,对预测函数控制算法进行分析,设计了预测函数控制产生器和数据延时预测补偿器,并研究相应的补偿策略。仿真分析表明算法的合理性和有效性。

片上网络化运动控制器的设计与实现研究

该文针对现有运动控制器在网络化、体积和功耗等方面存在的不足,结合最新出现的SoC技术和嵌入式Internet技术,提出一种片上网络化运动控制器的体系结构,它支持基于Internet的远程运动控制功能,并在Altera公司推出的EPXA1开发板(可编程芯片Excalibur系列)上实现了它的原型系统:SoC_Eweb_step。SoC_Eweb_step采用SoC技术,将控制器的大部分功能在单个芯片上实现,具有功耗低、体积小的优点;采用分布式嵌入式Internet技术,通过在Excalibur芯片内嵌的处理器上运行嵌入式WebServer实现网络通信功能。

有向拓扑下网络化运动控制系统的容侵同步控制

针对有向通信拓扑下网络化多轴运动控制系统受到网络攻击威胁及未建模不确定性影响,其轨迹同步控制精度迅速下降,提出了一种基于分布式中间观测器的容侵同步控制方法;首先将非线性未建模不确定性分解成控制通道匹配分量和不匹配分量,进而将攻击、领航者的参考输入和非线性匹配部分合并成一个组合未知输入信号,通过设计分布式中间观测器对跟踪误差系统的状态、组合未知输入信号进行估计并设计容侵同步控制协议;利用李雅普诺夫函数证明跟踪误差系统稳定性;网络化多轴运动控制系统的实验结果表明所提方法能够保证系统具有良好的容侵同步控制性能,并且能够通过调节特定参数确保跟踪误差系统对于不匹配非线性不确定性的鲁棒性。