基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、運(yùn)動(dòng)控制是自動(dòng)控制的重要分支，由于它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)行速度的精確控制要求，因此運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在各類控制工程中有著廣泛應(yīng)用前景。CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信局域網(wǎng)絡(luò)，由于其高可靠性、實(shí)時(shí)性好及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，已廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中的各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信，在工控領(lǐng)域興起應(yīng)用熱潮。而交流伺服電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制容易、運(yùn)行穩(wěn)定、響應(yīng)快等優(yōu)異特性，已在數(shù)控機(jī)床等重要行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用。通過(guò)CAN總線進(jìn)行

2、數(shù)據(jù)傳輸與控制，使伺服電機(jī)的性能更加穩(wěn)定，能更好更靈活地應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。
　　 遠(yuǎn)程控制是本地計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端的生產(chǎn)或者實(shí)驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)視和控制，實(shí)驗(yàn)者從網(wǎng)絡(luò)上可以看到直觀、可信的實(shí)驗(yàn)信息，對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展有著重要的意義。運(yùn)動(dòng)控制與遠(yuǎn)程控制相結(jié)合構(gòu)建基于CAN總線和以太網(wǎng)的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使學(xué)生能在異地完成各種實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中每個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中的一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，然后利用CAN總線把這

3、些智能節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)含有多個(gè)永磁同步電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，最后利用以太網(wǎng)構(gòu)成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。這種兩層的控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的異地操作。
　　 本文在對(duì)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，分析了CANopen協(xié)議和CAN總線在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性。使用多軸運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、永磁同步電機(jī)等構(gòu)建了基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，并總結(jié)了調(diào)試硬件系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象和相應(yīng)的抗干擾措施。在

4、上位機(jī)控制軟件上，使用MFC開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制軟件，實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，人機(jī)界面、通訊、插補(bǔ)運(yùn)算等功能。在上述所構(gòu)建的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)ELMO位置控制器進(jìn)行建模，并用此模型在搭建的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較了永磁同步電機(jī)前饋PID控制和傳統(tǒng)的PID控制的控制性能。實(shí)驗(yàn)表明前饋PID控制比傳統(tǒng)的PID控制響應(yīng)快、超調(diào)量小、調(diào)整時(shí)間短。為了使整個(gè)伺服系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高性能的運(yùn)行，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)控制