开放式数控系统运动控制方法研究

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1、；；；／；Ｉ中图分类号：ＴＧ６５９学校化码：１０８５６誦２歷学号：点：忠；，硕±学位论文ＩＭ，ａｓｔｅｒｓＴｈｅｓｉｓ．．．ＨＩ亂气ｔ献．、、、＾—、Ｂ开放式数控系统运动按制方法研究ｉｆｅ＾Ｍａ姓名＾作者５＾指导教师＇＇＇完成２０１６年１日期月；中图分类号：ＴＧ６５９学校代码１０８５６学号：Ｍ０１０２１３１２９？上海工程技术大学硕±学位论文开放式数控系统运动控制方法研究作者姓名：罗辉指导教师：杜向阳专业；化械电子工程

2、学院：机械工程申请学位：工学硕±完成巧间：２０１６年０１月评阅人：絶献＇答辩委会主席：成员：ｉｔ玄待嫂UniversityCode：10856StudentID:M010213129RESEARCHOFMOTIONCONTROLMETHODONOPENCNCSYSTEMCandidat:LuoHuiSuperviso:DuXiangyangMajor:Mechanical&ElectronicalEngineeringMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngine

3、eringScienceShanghai,P.R.ChinaJanuary,2016上海工捏技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究王作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；曰期：年３月Ｄ曰１上海工程技术大学学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的

4、规定，同意学校保留并。向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅本人授权上海工程技术大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可レッ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。□，在密后适用本授权书。保密＿年解本学位论文属于不保密ｓ／。＂＂（请在上方框内打Ｖ）？：学位论文作者签名：指导教师签名处＞２：口日日期：ｔ年３月阳日日期年１￥！＾＾月／开放式数控系统运动控制方法研究摘要开放式运动控制技术是开放式数控控制系统的核心技术之一。本论文的主要内容是基于“PC机

5、+运动控制器”的开放式控制器的模式而展开的。以LabVIEW为开发工具、GalilDMC为下位控制器开发了开放式三轴运动实验平台。其中PC机负责管理系统的弱实时性的任务，实现程序的编辑和图形和坐标的显示。GalilDMC运动控制卡负责运动控制，提供运动脉冲控制并进行加工状态的实时监控。其具体的设计包括硬件设计和软件设计两部分，硬件部分采用了三层结构，最高层为PC机，作为人机交互的终端；中层为运动控制卡，负责上位机与底层执行机构的连接通信；底层是由伺服驱动器、伺服电机、变频器、主轴电机、滚珠丝杠等组成的执行机构。软件部分主要定义了开放式数控系统中的各个

6、功能模块和加工运行过程的工作状态，并设计了控制系统的控制系统软件结构和状态转换程序框图；为了实现对软件资源的协调合理分配，提高了系统的实时动态响应性，引入了多任务实时分配的线程机制，通过不同优先级的模块对应不同的线程优先级，提高系统的实时响应性，最后分析设计了加工过程中的信息流程图。在位置伺服运动控制方法的研究上,详细分析了常规的PID位置伺服运动控制方法的特点,提出了一种响应速度快、精确性高和稳定性强的CMAC神经网络优化的PID控制方法，通过CMAC+PID的控制方法能在被控对象的参数改变或者外部环境变化时,在线实时自动的调整KP、KI、KD控制

7、参数。在脉冲进给系统的运动平稳性控制方法的研究上，从时域和频域分析了影响运动平稳性原因，提出了寻找最优插补周期的方法来实现对传统数控脉冲进给系统的平稳运动控制；并从改变插补周期的角度提出了自适应随机周期的插补控制方法，为消除大插补周期情况下的周期性频率叠加问题提供了全新途径，由此提高了脉冲进给系统的运动平稳性。在开放式数控系统的上位机控制方法的研究上，以LabVIEW作为上位机控制界面的开发工具，通过调用运动控制卡的ActiveX控件，设计了开放式数控系统的操作I界面。通过在界面中输入加工程序能够实现简单的直线、圆弧插补运动。并成功地在开放式数控系统

8、运动平台上完成了铣外圆的加工实验。关键词：开放式数控系统，运动控制，CMAC+PID控制，LabVIEWII