EtherCAT嵌入式主站的同步控制性能分析

随着机械制造自动化对同步要求不断提高,EtherCAT的应用越来越广泛。在重点研究EtherCAT分布时钟机制的基础上,提出了基于实时嵌入式系统μC/OS-III完成主站的方案。主站对从站的传输延时、初始偏移进行测量,多次读写从站寄存器,待从站同步误差满足阀值后发送同步激活信号,最终实现主站的同步控制技术。最后搭建一个测试系统,读取从站设备时钟漂移寄存器和同步信号SYNC0启动时间寄存器的值并进行分析,结果表明了EtherCAT嵌入式主站精度高、稳定性强的同步控制性能。     

基于Ethernet Powerlink多轴伺服运动控制系统的同步性能研究

研究并设计了基于Ethernet Powerlink技术的多轴伺服运动控制系统的基本结构,阐述了其工作原理,重点从传输延时、偏移补偿和漂移补偿三个方面分析了Ethernet Powerlink多轴伺服运动控制系统的同步性能,并通过试验验证了其同步性能可以满足多轴伺服运动控制领域的要求。     

基于EtherCAT实时以太网的伺服运动控制系统设计

针对工业运动控制中多轴同步性问题,设计了一款基于EtherCAT实时以太网的伺服运动控制系统。系统主站根据EtherCAT通信原理对从站通信控制器分布式时钟进行操作,使其输出同步信号,实现对两轴实验平台运动的同步控制。实验结果表明,该系统具有良好的稳定性和同步性。     

PXI-6653定时和同步模块

使用PXI 665 3定时和同步模块,可建立多达40 ,0 0 0通道的高通道系统,并提高单个机箱系统的定时功能。这一定时和同步模块为高通道系统的多机箱同步提供了时钟生成和信号路由,此外,还能在单个PXI机箱中的模块间实现精确的同步。它的特点在于板上时钟路由、PXI触发和星型触发信号;能够导入和导出极为稳定的时钟参考;并且能以711nHz的分辨率产生精确的时钟。PXI 665 3模块是汽车、ATE、军事/航空、以及控制和科研应用的理想之选。该模块可以和NILabVIEW、LabWindows/CVI等一系列开发软件配合使用,同时还能和包括NIPXI 10 0MS/s…     

基于ATMEGA的多路伺服控制系统设计

为提高工业生产自动化设备的控制精度和工作效率,研究设计了实现机器人、安防监控云台等伺服控制的一种伺服控制器。通过软件模拟多路的PWM伺服控制信号来控制多路伺服电动机的动作,所有控制方式及其算法为软件操作,并且在上位机控制时,具备软件自动设定动作循环执行功能。通过试验调试,系统运行可靠,具有一定的推广价值。     

自同步红外语音通信系统

提出一种具有边沿检测和位同步检测的红外语音单声道异步传输系统,设计自恢复下降沿检测电路,解决了异步传输时接收方时钟和发送方时钟存在的边沿同步问题,利用7位巴克码判别电路的输出作为语音帧的位同步判别,控制语音信号的D/A转换和自恢复下降沿检测电路的复位,解决了当红外语音信号被阻断后再次自动同步的问题。最后给出了系统在SPICE环境下的语音信号仿真结果。     

基于PLC的多轴控制研究

位置控制是可编程序逻辑控制器（PLC）的重要应用.针对多轴控制的需求,以松下FP0为例,提出通过软件方式,采用轴组间切换处理实现多伺服轴控制的原理,并给出从命令代码下发到各种运动功能实现的基本过程,并指出其应用范围和实际意义.     

软硬结合的方法实现PLC与DCS的时钟同步

不同控制系统的时钟同步一直是自动化行业的一个难题,以西门子S7400和PKS300系统为例,对比不同方式实现系统时钟同步的优缺点,重点介绍了软硬结合自动定时校正的方法实现系统时间同步的方法。以DCS为主时钟源,每天定时向PLC系统发出校时脉冲信号,该信号通过硬线传输。PLC系统接到信号后通过软件设置将系统时间调整为指定时间,这个时间就是DCS发送脉冲信号的时间,从而实现PLC系统与DCS系统的时钟同步。通过这种方法将聚丙烯装置中的各个PLC系统与DCS主系统时钟同步。     

基于实时以太网的网络化数控系统高精度时钟同步和短周期通信

为提高基于环形实时以太网的网络化数控系统的协同运动精度,提出一种即时信息控制机制,以缩短帧在网络中的传播完成时间,并应用该机制对IEEE 1588协议进行提升同步频率的优化处理,以实现提升时钟同步精度的目标。为了满足同步频率提升对时钟同步补偿的要求,提出时钟偏移和时钟漂移分离补偿算法。同时应用该机制对基于时间片规划的点对点周期通信进行提升插补频率的优化处理,以提升轮廓精度。通过实验表明,该机制显著提升了网络化数控系统的时钟同步精度和轮廓精度。     

伺服增益不匹配的双轴同步误差补偿策略

针对双轴驱动系统中由两轴伺服增益不匹配造成的运动不同步问题,从单轴稳态误差分析入手,构建单轴跟踪误差与两轴同步误差的关系。推导出参考位置为斜坡信号时同步误差的理论计算公式,确定两轴伺服增益系数及进给速度与同步误差间的定量关系;基于推导所得公式,提出将速度影响因子引入交叉耦合控制器中,并给出两种同步误差补偿策略(策略1和策略2)。通过仿真与实验验证了所推导同步误差理论计算公式的正确性;所提出的两种同步误差补偿策略均能有效减小因两轴伺服增益系数不匹配而产生的同步误差,且补偿后单轴系统的动态响应性能不会受到影响;与采用补偿策略1相比,采用补偿策略2后所获得的同步误差曲线更为平稳。     

基于模糊PID的变幅液压缸伺服位置自适应同步控制技术

液压系统中存在许多非线性因素,例如摩擦、死区和溢流等。这些非线性特性会影响伺服位置的精度和同步性能,导致控制系统的不稳定和误差积累。为此,提出基于模糊PID的变幅液压缸伺服位置自适应同步控制技术。考虑变幅液压缸伺服系统的运行结构,分析变幅液压缸动力,构建液压缸以及伺服阀的数学模型;利用伺服输出流量和压降的关系,获取速度前馈控制信号;将其反馈到系统中,设计模糊自适应PID同步控制器,实现变幅液压缸伺服位置同步控制。实验结果表明,所提方法对液压缸的同步效果很好,有效减少了液压缸伺服位置控制的误差,在不同信号干扰下,有效提高其控制稳定性和同步性能,控制器超调量平均约为0.059%,响应速度较快。     

基于嵌入式 Ｌｉｎｕｘ平台 ＥｔｈｅｒＣＡＴ 主站设计

针对多轴同步控制中存在实时性和同步性较差的问题,提出一种基于嵌入式Linux平台的EtherCAT主站方案。在以AM3358处理器为核心的BeagleBone的嵌入式平台上,构建基于Xenomai的Linux硬实时操作系统,通过改写基于ARM的网络芯片驱动,提高主站的通讯速率和响应能力,同时采用分布时钟机制动态补偿各从站时钟,实现从站间的同步性。最后搭建一主二从伺服控制平台进行试验验证,结果表明:主站在1 ms周期任务下最大调度延时为36.397μs(3.640%),最小调度延时为1.952μs(0.195%),实时性较高,多轴同步误差精度在ns级水平,具有相当高的同步性能。     

多孔同步加工的电火花同步加工电源设计

微细放电存在加工效率低的明显缺点。改进加工方法、创新加工工艺、提高微细放电加工的效率可以充分发挥微细电火花在航天等领域的微细加工优势。在简要介绍多孔同步加工装置的基础上,重点介绍了实现3路电极同步加工3个细孔的脉冲电源。利用单片机的一路PWM输出信号控制3路充放电电路的电容充电时刻和放电时刻,另一路PWM输出信号设置电容器的充电电压。加工试验数据表明,该电源能够高效稳定地实现3个细孔的同步充放电加工,为多孔工件的多孔同步加工提供了多路放电微能量脉冲控制的新思路。     

实时以太网总线控制器设计

在总线式控制系统中,现场总线的传输速率和同步精度是影响多轴协同加工任务完成速度和精度的关键因素。为满足高速、高精制造装备对控制系统现场总线传输速率、同步精度的性能要求,解决工业通信总线信息安全问题,以国产FPGA芯片为平台,设计符合IEEE802.3规范的通用以太网接口电路,构建线型级联网络拓扑架构。通过研究工业控制过程数据与服务数据的通道传输原理,提出了一种通道映射的数据传输方法,使总线数据的传输效率得到提升。采用分布式时钟同步机制,利用时间戳计算网络传输延时和时间偏移,通过对总线控制器进行补偿达到同步控制的目的。实验结果表明,所设计的高精度同步实时以太网总线控制器,在100 Mb/s以太网链路中最小通信周期可达250 μs,网络各节点的同步精度小于50 ns,达到国际先进水平。     

基于LabVIEW的随机扫描成像系统高速时间同步方法

在虚拟仪器开发平台LabVIEW下，本文提出了一种利用板卡上多功能子系统间硬件时钟关系实现微秒级高速时间同步的方法。将此方法应用到随机扫描成像系统中，实现了声光偏转器的频率控制与信号采集间的高速时间同步，定时精度达到了10μs的设计要求，且具有很好的重复性。     

多臂多自由度动物离心机控制系统设计

针对多臂多自由度载物台的动物离心机主轴转速调节和多自由度载物台组合运动的问题,详细介绍了控制系统的硬件配置和总体设计方案.采用主从站控制架构,通过伺服控制器和多轴运动控制器实现对动物离心机的整体控制,以获得X、Y、Z三轴复合加速度.实验结果表明,多轴运动控制器控制的载物台可实现不同形式的运动组合,同时能够实现动物离心机...     

一种基于DSP的伺服控制器的设计与应用

介绍了一种由专用电机控制芯片DSP MotionChip作为核心的伺服控制器，该伺服控制器可以方便的用于各种运动控制系统中。文章详细地介绍了该伺服控制器的硬件组成原理、软件结构方案，以及由多个这种伺服控制器组成的多轴运动控制的方法。     

级联式多轴运动控制系统及其同步策略

为了实现普通数字脉冲接口的伺服驱动器网络化控制,提出一种级联式运动控制方案,采用三端口转换器实现网络节点的级联,并提供伺服装置所需的控制和反馈接口。此外,为了提高系统的同步运动精度,提出一种新的同步补偿策略,通过在三端口转换器内设计时间补偿定时器,克服了网络延时对多轴同步运动的不良影响。实验表明,以工业塑料光纤为传输介质,信号每经过级联网络的一个节点增加约120ns的时间延迟,而采用上述同步策略后,伺服节点之间运动同步脉冲的时间抖动减小到25ns之内。     

小型漂浮式天线姿态的自抗扰解耦控制

研究了小型漂浮式天线姿态跟踪的自抗扰解耦控制。分析了4级风以下的海洋环境对天线姿态的影响,设计了三轴伺服执行机构校正天线指向目标卫星的姿态偏差,研究证实三轴伺服系统是一种复杂的耦合性较强的非线性系统;设计了由横滚伺服自抗扰控制器、俯仰伺服自抗扰控制器和方位自抗扰控制器组成的天线姿态自抗扰解耦控制器用于天线姿态控制;通过MATLAB仿真研究验证了自抗扰解耦控制器的性能优于PID控制器,可以较好地估计和补偿天线的内部和外部扰动,实现天线姿态的解耦控制;通过半实物仿真研究证实了自抗扰解耦控制器可以实现天线与卫星间的高质量通信。     

基于FANUC31i的多轴伺服参数同步优化技术

为了满足高精度加工尤其是轮廓加工的需要,针对目前单轴伺服参数调整的不足,研究了基于遗传算法的多轴伺服参数同步优化方法,通过利用Focas2二次开发工具包和VB语言开发了面向FANUC31i数控系统的多轴伺服参数同步自动优化软件,在对各轴参数优化调整的基础上,实现了各进给轴相关伺服参数同步微调整,提高了采用FANUC31i系统数控机床的轮廓加工精度。