数控系统现场总线精确时钟同步技术

结合自主开发的现场总线NCUC-bus协议,对与加工精度密切相关的现场总线时间同步技术进行了研究,并通过与现场总线上广泛实施的IEEE 1588精确时间同步协议的对比分析,论证了文章提出的同步策略的可行性和实用性.利用自行研制的主从站单元组建了实验系统,完成了时间同步精度的测试.实验结果表明,采用了NCUC-bus现场总线时间同步精度小于100ns,能够很好地满足现场工业控制的要求.     

一种实时快速NURBS插补算法研究与实现

非均匀有理B样条刀具轨迹参数u与弧长S之间没有精确解析表达式,且是非线性映射现象,为了减少速度波动,减轻在线插补计算量,提出了基于双圆弧引导曲线的快速非均匀有理B样条插补算法.利用步长参数和高斯积分对刀具轨迹进行采样,采样点是基于参数u与弧长S的坐标点,利用双圆弧拟合方法对采样点拟合成插补引导曲线,建立参数u和弧长S解析表达式.在插补时依靠建立的双圆弧引导曲线进行快速的非均匀有理B样条插补.仿真实验结果表明了所提方法的u可靠性和有效性.     

基于FPGA的多通道数据采集卡开发

针对数控系统对信号采集和控制的要求,设计了一款高速多通道模拟数据采集板卡,该采集板卡以FPGA作为主控芯片,实现多通道宽范围的模拟量信号的实时采集、简单实用的数字滤波以及通过PC104总线与上位机数控系统的通信,适用于多通道的模拟量测控、高精度控制的闭环控制系统.该采集板卡具有实用性和灵活性等特点.文中详细阐述了软硬件的设计思想及其实现方法,并在实验与实际应用中得到验证.     

总线型数控系统软件平台的研究与实现

以总线型数控系统为研究对象,采用软件工程中的模块化设计方法。首先分析总线型数控系统的应用背景,然后针对总线型数控系统的特点进行软件平台的需求分析,并在需求分析的基础上设计软件平台的结构和数据交换机制,最后在基于NCUC-Bus现场总线的数控系统上利用模块划分的思想进行原型实现,并进行总线网络通信实验。实验结果表明所设计和开发的软件平台能够满足总线型数控系统的通信要求,验证了由所述设计与实现方法开发总线型数控系统软件平台的可行性。     

基于FPGA的速度滑动估算策略

在伺服驱动器的设计中,电机速度的测量或计算是一个非常重要的环节.虽然常规的M/T法可以实现电机高低速的有效测量.但当速度变化较大时,这种方法不仅使得速度测量的连续性变差,而且还会带来较大的测量延时.为了改善上述问题.设计了一种新型的基于FPGA的速度滑动测量和估算策略,通过仿真证明此方法的有效性.     

基于以太网的数控系统设计与实现

提出了基于以太网的开放式体系结构数控系统.系统由上位机、下位机和多功能接口板三大模块构成了基于多处理器融合的硬件平台,并在三大模块中分别采用windows、linux、ucOS多操作系统实现了层次化的分布式软件结构.三大模块采用以太网连接,伺服驱动数字接口采用基于以太网的星型网络,并定义了数字接口通信协议.通过原型系统实验表明,系统的通信周期在0.5ms以下,抖动在1us左右,满足了数控系统的要求.     

改进型直接转矩控制在高速电主轴上的应用

在高速电机原理型直接转矩控制（DTC）的基础上提出了改进办法，通过用空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术替代原理型DTC中的开关矢量表，既继承了DTC固有的简单且动态性能好的优点，又很大程度上地克服了原理型DTC易产生抖颤的缺点，并通过试验对改进型DTC进行了验证。     

带滤波前馈的变参数PID调节器在伺服驱动中的运用

为了提高系统的动态性能，设计了一种新型变参数PID调节器，并在系统频率响应分析的基础上，增加一级一阶低通滤波器作为滤波前馈环节，构成一种新型的带滤波前馈的变参数PID调节器，将其运用于交流伺服驱动的位置调节器中。实验结果表明：设计的带滤波前馈的变参数PID调节器明显地减少了系统的位置跟踪误差，改善了系统性能。     

基于工业以太网的数控系统多轴同步控制的研究

对基于工业以太网的数控系统的同步性进行了深入分析,指出了轴间同步和主从同步对网络化数控系统的影响,在此基础上提出一种基于以太网技术的数控系统实现方案.提出了电流环同步校正的思想和一种针对数控加工领域的以太网通信协议--EtherCNC.最后,通过实验证实该方案的有效性和可实施性.     

内置式永磁同步电机弱磁调速控制

在对内置式永磁同步电机数学模型深入研究基础上,提出了一种最优弱磁路径控制策略,该控制策略是基于由直轴电流Id和交轴电流Iq所构成的状态空间,以最大电流曲线、最大磁链曲线和最小磁链转矩比曲线为边界而提出的一种最优弱磁路径。该控制策略以实现在电机任何转速下输出力矩范围最大化和电机电枢电流最小化为目标,指出了电机在各种转速下的力矩控制方法,充分挖掘电机的自身潜能,有效保证高速高精型数控机床的加工运行。仿真和实验研究表明,该控制策略可以大大提高电机的调速范围,同时保证转矩有良好的可控性。