基于CAN总线的分布式数控系统研究与实现

针对目前实时数控系统的发展现状和存在问题,提出了一种基于CAN总线的运动控制平台,该平台由高性能DSP芯片构成的伺服控制模块和嵌入式计算机模块两部分组成.本文介绍了该运动控制平台的分布式控制策略和构建实时数控系统的方法,介绍了其软硬件结构和系统的具体实现过程.该研究成果广泛应用于机器人、高精度数控机床等运动控制系统.     

基于CAN总线的分布式伺服系统通信协议的研究

提出了一种基于CAN总线的分布式伺服运动控制方案,针对数控系统对多轴运动控制严格的同步要求,设计了一种“分时通信、同步执行”协议模型,有效地降低了同步运动控制对现场总线带宽的依赖。文章对分布式运动控制的网络拓扑结构、数据通信和运动同步协议模型、数据帧格式以及通信的实时性等关键技术问题进行了比较详细的论述。最后将上述协议模型用于CAN总线分布式三轴数控系统进行实验,结果证明该系统在通信实时性和运动同步控制方面具有良好的性能。     

基于CAN总线的ELMO伺服运动控制系统

介绍了运用以色列ELMO伺服及其CAN总线技术实现的交流伺服运动控制系统,设计了整个控制系统的各个部分及其内部模块.从硬件与软件两方面将其与一般的CAN总线控制系统相比较,体现出该系统各方面的特点与优势.     

基于MECHATROLINK-Ⅲ总线的伺服模拟器的设计与实现

目前MECHATROLINK-Ⅲ总线在国内数控系统中得到了广泛的应用,针对MECHATROLINK-Ⅲ总线系列数控系统各控制功能和运行状态的验证测试问题,设计并实现了伺服模拟器.首先分析线型数控系统的应用背景,针对MECHATROLINK-Ⅲ总线特点和伺服模拟器的特点进行需求分析,设计伺服模拟器的硬件平台.应用SOPC技术搭建NIOS系统,通过嵌入的软核处理器处理MECHATROLINK-Ⅲ通信协议,并实现完整的从站伺服协议,模拟伺服电机的运动状态.     

基于CAN总线的多轴运动控制系统研究

文章探讨了CAN总线技术,介绍一种新型的多轴运动控制技术.对CAN技术核心内容及其在实际应用中的软硬件的设计作了详细说明;同时提出了一种新型的基于CAN技术的智能伺服控制器的方案,并对该多轴控制系统在实际中的应用作了研究.     

数控系统以太网接口技术的研究

分析了数控系统对现场总线接口要求,列举了国内外总线型数控系统常见组建方案及其优缺点,通过构建一种基于广播帧同步的以太网新的组建方案提出了一种数控系统通讯协议--EtherCNC,结合伺服本身结构特点提出伺服驱动系统电流环同步校正原理,为解决伺服驱动器控制周期与网络通讯周期不匹配问题提出了位置控制指令细分技术,最后,通过网络同步性测试实验检验了总线同步性能.实验和应用证实本方案有效可行.     

一种新型的局域网嵌入式数控系统

随着计算机技术和网络技术的发展以及数控机床的普遍应用,为解决传统数控机床单一生产模式,提高数控系统的利用率,通过引进CAN总线,设计了一种新型的局域网嵌入式数控系统.详细介绍了该数控系统的功能,给出了网络系统结构以及基于ARM9与运动控制芯片MCX314As的嵌入式数控系统组成.这种局域网嵌入式数控系统能实现一台服务器对多台数控机床的管理,并且解决了因网络传输造成的实时性低下的难题,提高了数控加工的效率和实时性.     

基于CAN总线开放式数控系统的研究

文章分析了开放体系结构和CAN总线概念,提出基于CAN总线的开放体系结构数控系统CAN-OACNC的设计方案,构造出CAN-OACNC的软、硬件体系结构.     

基于CAN与嵌入式Linux的经济型数控系统

通过分析通用2.5D数控系统的功能需求,提出并设计了一种基于CAN总线的嵌入式Linux2.5D数控系统.结合嵌入式Linux操作系统的优点和MPC5200处理器丰富的片内资源,以及移植RTAI(Real Time Application Interface)加载实时内核,使得系统具有了很好的开放性,分布性和实时性.     

数控机床伺服参数设定与调整

数控机床伺服系统调整的好坏,极大地影响了机床的加工性能.数控机床伺服调整主要是抑制机床振动和调整加工精度.基于FANUC数控系统,介绍了伺服调整软硬件的连接,伺服参数的设置和伺服参数调整的具体操作方法.     

基于SERCOS-Ⅱ的机床数控系统实时通信与同步控制研究

现代数控机床和加工中心对实时接收数据和同步运动控制提出了更高的要求.论文对脉冲式数控系统进行简要述评的基础上,提出了基于SERCOSⅡ串行实时总线通信的机床数控系统架构:以运动控制器为主站,进给伺服驱动器为从站的主从式环形网络,并以通信周期为基准协调该多CPU结构.论文将提出的系统用于XKHL650型立式加工中心数字化控制,并提出了各进给轴伺服驱动电流环同步控制方法.该方法使各进给轴伺服驱动电流指令达到1μs的同步精度,从而保证了机床各进给轴动作的一致性.实验和加工运行表明基于SERCOSII总线通信的数控系统满足高实时性高精度的加工要求.     

高精度数控机床进给伺服系统的模糊自适应PID控制

数控机床进给伺服系统是一个复杂的机电耦合系统。由于具有较强的时变参数特性、负载扰动和电机的非线性,很难给出控制系统的精确模型。基于数控机床进给伺服系统的数学模型,提出一种模糊自适应PID控制器的设计方法。将该控制器应用于数控机床进给伺服系统控制,可获得良好的控制性能。仿真结果表明：该方法不仅具有无静态失真,而且响应速度快、超调小。这种模糊自适应PID控制器具有较高的稳定性和精度。     

一种新型开放式数控原型系统的开发

开发了一种在基于Windows NT＋RTX的通用PC上运行实时性弱的任务,在分布的伺服驱动器中运行实时性强的运动控制任务的开放式数控原型系统。在这种系统中,运动控制由嵌入到伺服驱动器中的智能节点完成,通用PC和伺服驱动器之间用现场总线进行通讯,系统软件采用模块化方法设计。同时进行了系统实时性能测试和实例运行结果分析。     

数控电火花小孔高速加工机床控制系统软件的开发与研究

分析数控电火花小孔高速加工机床的工作原理及软件功能任务,基于“PC＋NC”型开放式数控系统结构,采用C#．NET作为软件开发工具,研究机床开放式数控系统人机界面、智能化伺服进给控制及设备驱动程序等软件设计方法。应用实验表明,该软件人机界面良好,加工操作简便,易于二次开发,较好地满足了数控电火花小孔高速加工机床对开放式数控系统的要求。     

基于ASGSO的数控机床进给伺服系统分数阶控制

为满足数控机床对加工精度的要求,针对交流永磁同步电机驱动的进给伺服系统在不同工况下存在的扰动、摩擦、变负载、惯性力矩等非线性问题,设计一种自适应步长的萤火虫算法(ASGSO)优化的分数阶PID控制器(ASGSO-FOPID)。FOPID控制器相比传统控制器动态性能突出,能够对非线性环节进行更好的控制。利用ASGSO算法全局搜索能力,获得最优数控机床进给伺服系统分数阶PID控制器参数。建立数控机床进给伺服系统模型,分别采用PSO-FOPID、状态转移STA-FOPID、ASGSO-FOPID控制进给伺服系统进行对比。仿真和实验结果表明：提出的ASGSO-FOPID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、精度高等优点,该方法能够有效地提高数控机床的定位精度和加工精度。     

UMAC时基控制原理及其在非轴对称微结构表面切削中的应用

针对非轴对称微结构表面加工的实时性要求,采用压电陶瓷驱动的快速伺服刀架(FTS)作为微进给机构,实现刀具沿z向高频响、短行程的快速精密进刀运动,并构建了基于UMAC多轴运动控制器的微结构车削数控系统。应用UMAC的时基控制功能实现快速伺服刀架(FTS)进给与主轴转角θ的同步,来完成非轴对称微结构表面的加工。     

基于以太网的SERCOS-Ⅲ驱动程序的设计与实现

SERCOS-Ⅲ是实现数字伺服和传动系统的现场总线接口和数字交换的最新国际标准,其融合了以太网技术,是新一代开放式数控研究的新方向。基于通用通信控制器及标准以太网硬件上加载SERCOS-Ⅲ软件核心的模式开发了SER-COS-Ⅲ的物理层、数据链路层及应用层的驱动程序,采用IEEE1588作为该通信系统的同步方法,并在此基础上对IEEE1588的算法进行改进,实现了SERCOS-Ⅲ通信系统的主从站之间的高速同步通信。     

数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制

数控机床位置伺服系统在加工过程中受负载、摩擦和电路系统响应特性等因素影响,很难精确建立其加工过程动力学模型。针对批量零件加工过程中的重复执行过程,设计了一种数据驱动的无模型自适应迭代学习控制方案。该方案借助沿迭代轴的动态线性化方法,将数控机床位置伺服系统加工动力学过程等价转化成一个虚拟的迭代数据模型,并根据设计的迭代学习控制律和参数估计律构建数控机床位置伺服系统的无模型自适应迭代学习控制方案。仿真结果表明:该迭代学习控制方案基于数控机床重复运行的特点,仅利用位置和电机电流信息,完成了对零件加工过程的改善,提高了加工精度。     

基于CAN总线的三轴数控系统设计

提出了一种伺服系统分布式控制方案,数控装置和伺服电机驱动器之间采用CAN总线连接,构成现场级的分布式运动控制网络,以实时通讯方式代替传统的并行模拟/脉冲信号,实现伺服系统的闭环控制。文章首先对CAN总线的伺服电机驱动器设计、CAN总线运动控制卡设计等关键问题进行了比较详细的论述,然后将该系统用于高速模具雕刻机进行实验。实验结果证明该系统具有良好的运动控制性能,运行速度、轮廓控制精度和定位误差均达到模具雕刻机设计要求。