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高性能运动控制及在数控系统中的应用

高速高精度运动控制是现代机器制造工业的重要研究领域之一,是高速加工中心的核心,对提高生产效率和产品质量具有十分重要的作用。针对高性能数控系统研究现状中面临的两大挑战问题:(1)在存在扰动、非线性、模型和参数不确定性的情况下设计高性能的伺服控制器;(2)高速加工过程和数控加工状态的监控,本文系统地研究了高性能运动控制在数控系统中的应用,按照误差避免和误差补偿两条主线进行综合研究,从而可将本文分为两大模块;伺服控制器设计理论和实时误差补偿理论。本论文对于上述两大挑战问题提供了一些新的有效方法,主要贡献为:1.系统地论述了高性能运动控制在数控系统中的应用现状,指出了存在问题,确立了将误差避免和误差补偿技术综合起来进行研究的研究思路。2.数控进给系统的数学模型分析及控制策略研究。对数控进给系统的数学模型进行分析,然后从高精度加工的要求出发,通过多传感器信息融合技术将工件以及数控系统作为统一整体考虑如何提高加工精度,提出了基于开放式结构的  (本文共136页) 本文目录 | 阅读全文>>

青岛理工大学
青岛理工大学

数控系统中高性能伺服运动控制的应用研究

高速高精度运动控制是现代机器制造工业的重要研究领域之一,是高速加工中心的核心,对提高生产效率和产品质量具有十分重要的作用。数控系统越来越广泛应用于工业设备中,现已成为现代化工业设备的核心部分和关键技术,其稳定性、快速性、准确性直接影响着整套工业设备的性能指标。数控系统是一复杂的机电一体化系统,存在的扰动、非线性、模型和参数不确定性直接影响着数控系统的稳定性、快速性、准确性。因此,要想进一步提高数控系统的性能指标,来满足现代化工业设备对数控系统提出的更高要求,就必须考虑系统的扰动、非线性和参数不确定性。因此,本课题的研究具有非常重大的理论和现实意义。本文以数控伺服进给系统为研究对象,按照误差避免和误差补偿进行综合研究,确定了进一步提高系统性能的控制策略——基于扰动观测器的伺服控制算法及相对于时间延迟的FNNG伺服控制算法在数控进给伺服系统中的应用。研究了扰动观测器,前馈控制器和反馈控制器的设计方法。提出了一种抗干扰的状态反馈控制器...  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

基于DSP的多轴运动控制器的研究

传统的数控系统体系结构是一种封闭式的结构,这种结构既不能适应制造业市场的变化与竞争,也不能满足现代制造业向信息化和敏捷制造模式发展的需要。因此,数控系统体系结构走向开放化已成为必然趋势。运动控制器是数控系统中极为重要的组成部分,开放式数控系统将导致新一代运动控制器的出现。本文在开放式数控系统的基础上,主要对运动控制器进行了研究,并针对基于DSP的步进电机运动控制器进行了设计。第一章绪论,对数控系统的发展、现状及开放式数控系统体系结构进行分析,并讨论运动控制器在数控系统中的地位及运动控制器的研究现状。第二章对运动控制器的原理和结构做了分析。研讨了步进电机运动控制器和伺服电机运动控制器的原理及其控制系统的构成,并分析了数控机床的伺服控制系统。第三章分析了运动控制器的关键技术,着重分析了总线技术、微电子技术和控制理论与伺服控制算法及其在运动控制器中的应用。第四章集中对DSP的结构特点及DSP在运动控制中的运用进行了研讨,分析了DSP作...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

高平稳数控运动控制算法与系统软件开发方法研究

制造业是国民经济的基础,具有重要的战略位置,其信息化、柔性化和全球化的趋势促使现代数控机床朝着高速、高精、复合和智能的方向飞速发展。瞄准新一代高性能数控系统的实际需求,论文以提高数控运动平稳性为主线,以实现高精度高效率运动控制为目标,从理论研究和工程实现两个方面,围绕柔性加减速前瞻规划、高速短线段加工、参数曲线插补、高平稳运动指令输出和软件系统体系结构等高性能数控系统关键技术问题进行了深入研究。主要创新成果如下:(1)针对目前广泛研究的S形加减速前瞻算法普遍存在运算量大、实时性差的不足,设计了一种适于工程化的嵌套式自适应前瞻算法。给出了S形速度规划曲线构造和校验两主要运算阶段的解析解,使S形加减速的工程推广和向中低档数控系统普及成为可能。(2)针对高速短线段加工需求,为有效避免加工路径直接转接对运动平稳性的冲击,提出了空间圆弧和Ferguson样条两种过渡算法,能在保证加工精度的同时显著提高加工效率、减小振动、改善工件表面质量。...  (本文共166页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

基于总线的开放式数控系统测试平台开发

高速高精数控技术的研究是高性能数控技术研究的基础,要进行高速高精数控技术的研究,首先要有面向高速高精运动控制的测试、分析平台。本文针对高速高精加工对数控系统的要求以及现有数控系统的不足,为高速高精运动控制算法的测试及分析设计了基于总线的开放式数控系统测试平台。本文主要完成了以下的工作:首先研究了数控系统测试平台整体结构,搭建测试系统的硬件平台并设计基于Linux系统的软件平台,验证了基于上、下位机的数控系统体系结构。高速高精运动控制实验需要开放的控制算法接口,本文设计开放式运动控制接口,将运动控制算法向用户开放,通过此运动控制接口,用户可以测试、调整高速高精运动控制算法以达到最佳性能。此外,软件运动控制的研究也为今后实现全软件数控系统做出铺垫。控制设备与伺服系统的通讯方式是基于串行数据传输的,本文研究并应用了基于现场总线的通讯技术,采取了基于CAN总线通讯方式,提高测试平台的数据通讯能力,增强系统的可靠性,并在软硬件方面实现全方...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

智能控制系统理论应用于数控设备的若干关键问题研究

近年来,数字控制技术在工业界扮演日益重要的角色,用途也日趋广泛,如在数控机床、电火花加工、工业机器人、精密电子制造等领域都有广泛应用。其中数控技术研发领域当中,具有普遍意义上的智能控制体系结构研究、高性能运动控制技术、以及复杂轨迹实时控制策略等研究问题已经成为提升相关产业进阶之关键性技术问题。近几十年来产业界、学术界多有从不同角度去研究和诠释数控领域一些关键问题。本课题拟从建立统一的智能数控系统平台入手,裁剪具有自主知识产权的专用实时数控操作系统平台;以工业界需求为导向,研究复杂轨迹情景下相应的各种控制策略,包括小线段融合模式下的速度前瞻控制以及实现通用参数曲线插补,研究基于非均匀有理B样条曲线插补技术,研究若干智能控制策略应用于实际高性能运动控制器研发,具体设计了神经网络曲线插补算法和基于遗传算法改进的PID控制器。课题有望在理论和实践两个方面取得相应进展,可望进一步丰富智能控制理论在机电控制领域的应用,论文主要研究内容如下:...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>