基于μcos-III数控系统的研制

详细描述了μcos-III在数控系统中的应用。根据数控系统的实时多任务的特性,提出了数控系统的运行结构和模块结构,在此基础上给出了数控系统任务的划分,以及任务间同步的实现,采用优先级天花板协议避免任务间优先级逆转。最后给出了基于数控系统的实现。     

数控系统软件任务划分与调度

介绍一种基于IPC的数控系统软件任务划分方法,提出按时间片轮流调度和按优先级抢占式调度相结合的新型调度策略,并且给出任务划分和调度的实例。     

嵌入式数控系统关键技术研究与实现

采用嵌入式计算机技术构建数控系统是实现开放式数控的重要方式。本文分析研究了嵌入式数控系统中操作系统实时性实现和数控功能划分2个关键性技术。选择RT—Linux作为嵌入式操作系统，在此平台上根据操作系统特点和数控任务实时性和多任务要求，划分了数控任务模块，并对模块的优先级和相互间数据交换进行了设计。     

基于实时操作系统μC/OS-Ⅱ的数控系统研制

详细介绍了μC／OS-Ⅱ实时操作系统在C8051F124单片机上的移植，并设计了一个基于μC／OS-Ⅱ实时操作系统的数控系统的软硬件结构，并给出了数控系统软件模块的任务划分，在此基础上实现了嵌入式数控系统。     

面向分布式数控系统的自适应调度框架研究

提出了一种"面向分布式数控系统的自适应调度框架",该调度框架综合利用"数控系统任务优先级动态设定"和"数控系统任务的周期自适应调整"。在"数控系统任务的周期自适应调整"中采用动态设定数据信息流缓冲区的上溢、下溢警戒区,并且通过"时间系列"模型预测任务周期观测时间"t",能够很好地预防数据信息流的上溢和下溢,使系统在很短时间内收敛到稳定状态,有效地提高了数控系统的加工速度和加工质量。     

基于组件的开放结构数控系统

提出并实现了一种模块化、可重构、可互换和可裁减的开放式数控系统结构,为快速定制和开发数控系统提供了一个软件结构和环境,该结构结合了通用PC、RTLinux和实时组件的优点。在分析现有组件标准不能应用于数控系统的原因的基础上,给出一种可用于数控系统的组件模型。介绍了由该模型实现的开放结构数控系统的基本组成成分,以及组成一个基本数控系统组件的功能、接口和图形表示。详述了该系统的虚拟模块系统和配置系统,虚拟模块系统主要实现数控系统模块间通信和模块的调度,配置系统主要实现数控系统的集成。给出了该组件的实现框架,并在RTLinux上实现了该结构的原型系统。     

基于组态技术的开放结构数控系统的研究

提出并初步实现了一种基于PC的分布式数控系统结构。介绍了数控系统组态技术的原理与要求．根据数控系统组态的要求,给出了数控系统组件的设计方法与设备参数化表示,并给出了数控系统的组态过程与方法。     

面向数控系统的数据流反馈调度框架

提出一个数据流反馈调度框架(Feedback scheduling framework for data flow,FSF-DF),该调度框架可以预防因数据流中断而导致全软件数控系统加工时间延长与加工质量降低的现象.FSF-DF在数据流上的缓存中设置溢出警戒线,并实时地监测缓存中的数据量是否超出溢出警戒线,以此判断数据流是否有发生数据中断的危险.在数据流将要中断时,调整相关任务的执行频率和优先级,以维持数控系统的稳定性.利用马尔可夫链等统计方法降低执行频率的调整次数,使得FSF-DF具有较低的系统开销.通过建立包括监视器、控制器与基本调度器在内的动态反馈调度框架,使得任务执行频率与优先级的调整规则能够有效地集成在实时操作系统中.在实时操作系统RTAI中实现了FSF-DF,并验证它的有效性.试验结果表明,数据流反馈调度框架可以有效地预防数控系统中的数据流中断现象,能够提高数控系统的整体性能与加工速度.     

嵌入式柔性数控系统的组态结构与实现方法

高性能数控系统传统上采取定制方式开发,软硬件无法共用,开发周期长且成本高。针对嵌入式数控系统快速组态开发的难题,构建并实现了一种基于构件的嵌入式柔性数控系统体系结构,介绍了该体系结构的硬件逻辑,给出了高速运动控制协议及实现方法。阐述了系统软件的组态结构,该结构由嵌入式柔性开发平台、功能程序构件库和模型算法构件库三部分组成;给出了其功能构件的标准接口定义及实现。利用该柔性数控系统平台,所开发的系列数控系统已在工业上得到了应用,结果表明系统开发周期可明显缩短。     

多轴联动电火花加工数控系统开发

为加工具有复杂几何结构或者材料较难加工的零件,开发了多轴联动电火花加工数控系统。为了增强系统的实时性、稳定性和可靠性,采用RT-Linux技术,提出双核结构概念来分别处理实时任务和非实时任务。确立数控系统由实时控制模块、驱动模块、用户管理模块和模块间的通信所组成。提出了线程承载法解决实时任务间协调控制问题,以及循环选择法解决任务调度问题。给出了平面二轴联动插补派生法构建适合电火花加工机床的多轴联动插补控制算法,提出内存映射法构建硬件实时驱动方式以增强系统驱动的实时性,提出线程-处理器模式构建用户管理模块,以使复杂的管理任务清晰化和易于管理,选择最优的通信方式来增强数控系统的实时性能。开发出了五轴联动电火花加工数控系统,并运用该系统进行了带冠整体式涡轮盘的加工实验。实验结果表明,该系统具有实时性强、稳定性好和可靠性高等特点。     

纤维自动铺放设备多轴运动控制系统设计

根据纤维自动铺放设备的结构特点和工艺过程,分析了各运动轴之间的运动关系。针对系统轴数较多,且控制要求各不相同的特点,设计了包含数控系统和运动控制器在内的分布式多系统运动控制方案。选用西门子840D sl数控系统实现铺丝系统运动控制,在支撑系统和送丝系统中选择英国Trio公司的Euro 2O9运动控制器作为控制核心。研究了各系统间协同控制问题,给出了工控机同运动控制器及数控系统的通讯方法。样机的试运行表明:各子系统间信息交换顺畅,控制系统整体运行稳定,控制效果良好。     

进口数控系统的汉化设计

介绍了数控系统硬件、软件的基本结构,重点介绍了进口数控系统汉化设计的一般方法与实现过程,并给出了基于日本某专用系统的汉化设计、研制实例。     

软数控系统混合任务两级调度策略

针对软数控混合任务调度,提出一种两级结构调度策略：对实时周期性任务采用时间触发,实时突发性任务则采用事件触发。建立混合任务模型并定义相关概念,给出调度策略的架构,并对调度算法、任务可调度性及时标间隔进行深入研究。将提出的两级调度策略应用到基于Windows CE.NET的软数控系统中,分析软数控系统结构和任务划分。最后,对调度策略进行试验验证,结果表明该方法能保证混合任务的确定性,从而提高软数控系统的性能。     

基于RT-LINUX开放式数控系统的实现

分析了实时Linux系统实现的基本原理及其发展现状,提出了在实时Linux下数控系统的基本结构,并给出了实现的基本途径.     

基于Linux的嵌入式数控机床控制系统设计

为了克服传统嵌入式数控系统的局限性，提高系统插补运算和人机交互能力，提出了基于ARM＋FPGA＋DSP＋Linux架构的嵌入式数控系统设计方案，并设计了该系统的软硬件体系结构。为同时满足数控系统的多线程和实时性要求，采用了Linux＋DSP结构，并结合实时性指标，对系统任务进行了详细的实时性分析与划分。为建立系统通讯，采用了模块化设计理念，并对模块间通讯机制的实现方法进行了详细论述。结果表明，基于Linux的嵌入式数控系统的实时性好，性能高，可移植性好。     

基于工业PC机的通用化数控系统研究

重点介绍以工业PC机为核心的通用型数控系统的设计思想，硬件结构，系统的软件设计。分别给出了软硬件的结构框图。该数控系统已配置在一台数控车床上，实现了复杂回转类模具工件CNC／CAD／CAM的集成化加工。     

基于ARM的精密内圆磨床嵌入式数控系统结构研究

提出了基于μC/OS-Ⅱ和ARM的新型精密内圆磨床数控系统的总体结构。根据内圆磨削的工艺特点对数控系统的硬件结构和软件结构进行了系统的研究,提出了系统的软件结构中几个关键任务的功能及其实现方法。     

基于RTAI的数控系统设计

分析了RTAI技术的体系结构和基本原理.设计了一个基于PC的数控系统,制证了数控系统的软件流程,分析了系统的主程序、实时任务、非实时任务三部分各自的目的与它们之间的联系,给出了数控系统各子模块的方案.     

基于不确定推理的数控机床故障诊断的研究

数控机床一旦发生故障,因其结构复杂性往往花费大量时间寻找根本故障原因。为实现数控机床故障原因的快速准确定位,针对当前数控机床故障诊断技术在实际应用中遇到的问题,提出了一种基于报警号码优先级的不确定推理算法。该算法结果能够随着报警号码优先级的不同而产生变化,并重点分析了不同计算顺序对改进算法可信度计算结果的影响,提出了一种较为合理的计算顺序。最后,以实际数控系统故障为实例,说明了改进算法在数控机床故障实例诊断中的应用,证实了可行性。     

开放式数控系统平台的设计与开发

为了提高数控系统的可重用性,缩短系统的开发周期,提出了基于Twin CAT的开放式数控系统平台(BTCNC)。BTCNC系统的硬件平台建立在通用、标准的硬件基础之上,而软件平台以层级式组织方式和功能分类方式进行模块化划分。模块接口的设计遵循OMAC API协议,运用即插即用的思想。在此基础上,从开发平台选择、功能模块划分、实时性设计、任务优先级设计等方面对系统进行整体分析和规划,并进行了平台的开发。最后通过实验验证数控系统的开放性和可靠性。