基于DSP和FPGA的运动控制卡的设计与实现

针对数控系统的工作特点和要求,通过对TI公司新推出的DSp芯片TMS320F2812和ALTERA公司的FPGA芯片EP1K30功能和特点的深入分析,给出了一种基于DSP和FPGA的运动控制卡的设计与实现.在充分考虑上述芯片特点和资源的基础上,该卡采用DSP和FPGA取代单片机,能够更好地满足数控系统对运动控制单元的实时性和控制精度的苛刻要求.某型号三轴仿真转台已采用该运动控制卡作为主控制电路,并能很好地实现转台的定位精度,转速等性能指标要求.     

基于Windows的开放式数控系统的实现

论述了PC的开放式数控系统在Windows操作系统上的实现，以开发的数控切割机为例着重介绍了全软件型NC的软件结构，并讨论了在系统实时性方面的实现方案。     

基于PLC的PID控制系统

以数控系统的伺服电机控制为例,使用ARM微处理器芯片设计与实现软PLC,在此PLC的基础上,结合模糊控制理论和PID控制算法,通过MATLAB仿真完成参数整定,设计了以个基于模糊PID算法的电机控制系统.该系统不仅应用于数控系统,也可用于其它行业的电机控制.     

基于CY7C68013的USB数据采集系统

本文介绍了高速USB2.0芯片CY7C68013的特点.设计出一种主要由CY7C68013与Altera公司EP1C6芯片构成的USB2.0数据采集系统,首先介绍了系统硬件设计部分,重点介绍了利用CYPRESS公司FX2系列的CY7C68013芯片进行USB2.0高速数据传输的方法和系统设计.软件部分主要由固件设计、驱动程序设计和应用程序设计3部分组成.事实证明,该基于2.0接口的高速数据采集系统完全满足设计和使用要求.     

基于S3C2410芯片Linux-Wlan-ng的移植和应用

本文简单介绍针对S3C2410芯片和Linux操作系统平台扩展的USB无线网络模块,USB图像采集模块和数控系统模块.给出了Linux-wlan-ng移植到该平台的方案、具体实现过程和应用.具体应用为:运用USB图像采集模块采集数控系统中加工零件的图像数据无线传输到上位机或远程终端,实现加工零件实时监控和精确测量.     

基于MFRC522的RFID读卡器模块设计

以TI公司的超低功耗单片机MSP430F149为主控芯片,控制恩智浦公司的高集成度读卡器芯片MFRC522,设计实现了遵循ISO/IEC 14443A协议的读卡器模块.介绍了系统组成和读卡器芯片MFRC522,并详细描述了MFRC522与MCU的接口方案和天线及其匹配电路的设计,最后简要描述了读卡器的操作流程.     

基于FPGA的步进电机控制器设计

随着微电子工艺的发展,使在一个芯片中可以集成很大的系统成为可能。另外较大门数的可编程逻辑器件的出现为实现这种系统提供了很方便和经济的途径。该文介绍步进电机的介绍,根据步进电机的工作特点,利用VHDL语言对控制器的设计。实现了两轴步进．电机常速控制模式,其参数调整方法简单,为在一个或几个芯片上构造更大数控系统做准备。     

基于PMAC的开放式数控系统的研究与应用

本文阐述了数控系统的发展概况，针对开放式数控系统，列举了目前已经出现的几种模式。并通过实例对基于PC＋PMAC的开放式数控系统模式进行了进一步的分析研究，介绍了PMAC运动控制器的性能，对实例应用一慢走丝线切割机床开放式数控系统的硬件结构和软件设计进行了分析，为同类应用研究提供了有效的途径。     

可重构嵌入式数控系统的研究

提出了一种可重构的嵌入式数控系统,通过与安装有网格中间件和网格支持工具的上位机相连,可以很方便地作为制造网格的一个可重构节点.在硬件设计上,主控系统、插补和补偿模块以及伺服模块通过CAN总线互连,实现嵌入式数控系统硬件的可重构性.在软件设计上,采用软件芯片的思想,同时设计数控软件自动生成系统,实现了软件的可重构性.     

基于片上系统的可重构数控系统研究

为适应柔性化制造的发展趋势,提出了一种基于可编程片上系统的机床数控系统设计方案,使得数控系统可以按需重构;首先给出了嵌入式数控系统的总体硬件设计,接着说明了可编程片上系统(SOPC)的内部架构设计和Nios II软核处理器具体配置,实现MCU、DSP和用户逻辑在一片FPGA芯片上的集成;最后设计了数控系统的重构方案并在EP2C50芯片上进行了重构实验,共有9,963,392bit重构数据,在20MHz时钟下整个重构周期耗时748毫秒,能满足数控机床使用中的现场实时重构要求。     

虚拟轴数控机床刀具运动状态的实时规划

提出了虚拟轴数控机床的递阶控制方法, 并着 重介绍了递阶控制的第一级——刀具运动状态实时规划所涉及的切削路径生成、刀具运动路 径计算和刀具运动姿态规划三个关键问题的求解过程, 为虚拟轴机床数控系统的研究开发奠 定了必要的理论与技术基础．     

基于数据库的数控机床故障诊断专家系统

该文研究数控机床故障诊断专家系统的开发与设计思路。运用故障树分析法FTA（Fault Tree Analysis）建立数控机床主要故障部位的故障树．通过Access建立故障数据库,并采用Visual Basic6．0来开发设计数控机床故障诊断系统,可为机床故障诊断与维修提供帮助。     

A reinforced learning control using iterative error compensation for uncertain dynamical systems

This paper investigates a learning control using iterative error compensation for uncertain systems to enhance the precision of a high speed, computer-controlled machining process. It is specially useful in mass-produced parts produced by a high-speed machine tool system. This method uses an iterative learning technique which adopts machine commands and cutting errors experienced from previous manoeuvres as references for compensation actions in the current manoeuvre. Non-repetitive disturbances and nonlinear dynamics of the cutting processes and servo systems of the machine which greatly affect the convergence of the learning control systems were studied in this research. State feedback and output feedback methods were used for controller design. Stability and performance of learning control systems designed via the proposed method were verified by simulations on a single degree of freedom servo positioning system.     

Distributed parameter modeling and finite-frequency loop-shaping of electromagnetic molding machine

We derive a mathematical model for an electromagnet inside a molding machine, and propose a novel loop-shaping method of the proportional–integral (PI) controller design for the system based on the generalized KYP (GKYP) lemma. The behavior of the molding machine is difficult to capture by using finite-dimensional models owing to eddy currents spatially distributed throughout the electromagnet. To analyze fundamental properties of the system both theoretically and experimentally, we first derive a mathematical model of the machine in terms of a partial differential equation (PDE). An analysis using the PDE model shows that a low-dimensional approximation performed by standard spatial discretization results in a spillover effect, which makes the behavior of the closed-loop system oscillatory. Then, to develop an easily tunable and implementable control system, we propose a novel loop-shaping method for PI control on the basis of the GKYP lemma. In this control system design, we use multiple low-dimensional models, which work simultaneously in specified finite frequency ranges. The proposed method successfully suppresses the spillover effect despite the use of low-dimensional approximants. Finally, we show the efficiency of the proposed control design method through numerical and experimental verification and discuss a performance limitation of the PI control.     

云环境下基于PLC模拟量优化的机床自动控制系统设计

以解决机床控制过程中存在的抖振现象和控制误差过高问题为目的,在云环境下,利用PLC模拟量优化技术,从硬件和软件两个方面优化设计机床自动控制系统。加设可编程逻辑控制器,改装传感器、电机与驱动器,调整系统电路的连接方式,完成机床自动控制硬件系统的优化。根据机床生产任务,规划执行刀具的移动轨迹,设定机床加工强度与速度参数。在云环境下自动采集机床模拟量与位姿,根据当前机床运行参数与设定参数之间的偏差,利用PLC模拟量优化技术生成机床控制指令,实现机床的自动控制功能。通过系统测试得出结论：综合两种实验场景,与传统控制系统相比,优化设计系统在机床执行刀具位置、运行速度和执行应力三个方面的控制误差分别降低约13.8mm、0.26mm/s和3.4N,同时机床的抖振现象得到明显缓解。     

基于RT—Linux的雕刻机数控系统开发

针对现有雕刻机的一些不足,提出了一种基于RT—Linux的雕刻机数控系统。介绍了RT—Linux系统的系统结构和工作原理,叙述了雕刻机控制系统软硬件结构,并且通过一个控制实例,阐述了基于RT-Linux雕刻机数控系统的设计方法。实践证明,基于RT—Linux的雕刻机数控系统满足实时性要求,模块化的软件设计有利于系统的扩展与维护。     

非计算机专业大学生计算机等级考试练习模拟自测系统

介绍了非计算机专业大学生计算机等级考试练习模拟自测系统的功能、特点、实施方案以及使用效果。该系统是针对教学、辅导、等级考试过程中教师感到费时、费力、重复劳动等缺点而用模拟自测的方法，为计算机等级考试提供了必要的辅助手段，具有六大特点。     

Condition monitoring of CNC machining using adaptive control

In this work, an adaptive control constraint system has been developed for computer numerical control (CNC) turning based on the feedback control and adaptive control/self-tuning control. In an adaptive controlled system, the signals from the online measurement have to be processed and fed back to the machine tool controller to adjust the cutting parameters so that the machining can be stopped once a certain threshold is crossed. The main focus of the present work is to develop a reliable adaptive control system, and the objective of the control system is to control the cutting parameters and maintain the displacement and tool flank wear under constraint valves for a particular workpiece and tool combination as per ISO standard. Using Matlab Simulink, the digital adaption of the cutting parameters for experiment has confirmed the efficiency of the adaptively controlled condition monitoring system, which is reflected in different machining processes at varying machining conditions. This work describes the state of the art of the adaptive control constraint (ACC) machining systems for turning. AISI4140 steel of 150 BHN hardness is used as the workpiece material, and carbide inserts are used as cutting tool material throughout the experiment. With the developed approach, it is possible to predict the tool condition pretty accurately, if the feed and surface roughness are measured at identical conditions. As part of the present research work, the relationship between displacement due to vibration, cutting force, flank wear, and surface roughness has been examined.     

仿人机器人分布式控制系统研究及实现

采用分布式控制方式设计了仿人机器人控制系统,运用CAN总线将主控计算机、关节控制器、力传感器连在一起,分散了信息处理和控制任务,提高了机器人智能程度.基于DSP为核心的关节控制器的设计,采用了智能体数字舵机作为动力装置.引入反馈控制,提高了关节控制器控制精度,以及通过全双工串行通信方式实现数字舵机的控制,改善数据传输方式.     

基于阿里云的裁断机监控系统设计

采用云技术和WEB技术,设计了一款基于阿里云的裁断机监控系统,系统主要分为阿里云WEB监控端和本地运动控制端,本地运动控制端主要工作是采用Win form框架在本地服务器搭建了上位机系统,通过OPC UA协议与裁断机控制器进行数据交互,控制裁断机完成对冲裁料的加工;阿里云WEB监控端采用前后端分离的模式进行开发,基于VUE框架设计了前端用户操作界面,并通过Canvas标签搭建了排样结果可视化区域;基于Django框架设计后端,主要编写了刀模排样算法用于生成单一刀模样片在冲裁料上的排样方案,并将开发完成的系统部署至阿里云服务器;最后,通过搭建MQTT数据交互模块实现裁断机冲裁命令的下发和运行数据的回传.