基于EMC2及網(wǎng)絡(luò)分布的嵌入式焊管切割數(shù)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、制造業(yè)是衡量一個國家綜合國力的重要標(biāo)志，而數(shù)控技術(shù)正是制造業(yè)中關(guān)鍵技術(shù)之一。在焊管切割數(shù)控系統(tǒng)上引入控制策略，提高控制精度，并逐步實現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，智能化控制，也是企業(yè)和公司發(fā)展的迫切需求。開發(fā)出一套低成本、高效率、能夠遠(yuǎn)程控制的焊管切割數(shù)控系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　本文設(shè)計了基于EMC2及其網(wǎng)絡(luò)分布的嵌入式焊管切割數(shù)控系統(tǒng)。將切割數(shù)控系統(tǒng)軟件EMC2移植到ARM開發(fā)板上;并采用模糊自適應(yīng)PID對切割機(jī)的運動進(jìn)行智能控制;

2、在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)分布的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，實現(xiàn)焊管切割數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。
　　首先，設(shè)計了焊管切割系統(tǒng)控制的整體架構(gòu)，選用ARM架構(gòu)處理器作為焊管切割數(shù)控系統(tǒng)上位機(jī)的硬件平臺;下位機(jī)選用DSP開發(fā)板TMS320F2833作為焊管切割伺服系統(tǒng)的控制執(zhí)行部分，并進(jìn)行了硬件設(shè)計;提出了遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能;最后選用EMC2作為焊管切割數(shù)控系統(tǒng)上位機(jī)的軟件平臺，并對EMC2進(jìn)行了硬件配置，模擬切割機(jī)床的操作環(huán)境，對焊管切割的三維模型進(jìn)行仿真分

3、析，從而驗證EMC2對焊管切割運行軌跡插補(bǔ)的有效性。
　　其次，對焊管切割運動控制器的選型進(jìn)行分析，選用永磁同步電機(jī)(PMSM)作為切割執(zhí)行機(jī)構(gòu);然后對它進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立了永磁同步電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型;對id=0的矢量控制策略和空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)進(jìn)行了分析與設(shè)計;采用電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)雙閉環(huán)的控制方案，實現(xiàn)對焊管切割電機(jī)的控制。
　　然后，采用模糊自適應(yīng)PID智能控制算法，對矢

4、量控制的永磁同步電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了建模和仿真。通過MATLAB/Simulink仿真和傳統(tǒng)的PI控制系統(tǒng)進(jìn)行對比分析。實驗結(jié)果表明，采用模糊自適應(yīng)PID控制能夠使電機(jī)在焊管切割突加負(fù)載，或者負(fù)載不均勻的情況下能夠快速獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，縮短反應(yīng)時間，提高電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的魯棒性和動靜態(tài)性能。從而改善了焊管切割系統(tǒng)，提高了焊管切割表面的精度。
　　最后，在上位機(jī)ARM開發(fā)板上進(jìn)行了操作系統(tǒng)的安裝、Linux內(nèi)核的移植和系統(tǒng)內(nèi)存擴(kuò)容

5、等操作;使用RT-Preempt實時內(nèi)核補(bǔ)丁改善了Linux內(nèi)核的實時性，將EMC2數(shù)控系統(tǒng)平臺移植到了ARM開發(fā)板上;采用RT-Preempt解決其硬實時的要求;利用VNC來實現(xiàn)對上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控;然后對上位機(jī)ARM開發(fā)板進(jìn)行CCS安裝，實現(xiàn)對下位機(jī)DSP的控制和編程;接著分析了數(shù)控系統(tǒng)運動過程和G代碼的生成原理，對EMC2的調(diào)試界面進(jìn)行解析;最后給出了整個系統(tǒng)的硬件實物圖，搭建起完整的焊管切割數(shù)控系統(tǒng)。
　　系統(tǒng)將以上位機(jī)開發(fā)