基于以太網(wǎng)的分布式運動控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、運動控制是自動控制領(lǐng)域的一個重要分支。隨著工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化成為了運動控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。采用工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建分布式運動控制系統(tǒng)成為了當今運動控制系統(tǒng)研究的熱點。為解決運動控制網(wǎng)絡(luò)中存在的網(wǎng)絡(luò)延時和網(wǎng)絡(luò)同步問題，通常使用改變以太網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)或通信調(diào)度的方法對網(wǎng)絡(luò)進行改進。該方法雖然使以太網(wǎng)滿足了實時應(yīng)用的要求，然而犧牲了以太網(wǎng)的通用性。 針對運動控制網(wǎng)絡(luò)中存在的網(wǎng)絡(luò)延時和網(wǎng)絡(luò)同步問題，提出了網(wǎng)絡(luò)時鐘同步與定時觸發(fā)相結(jié)

2、合的方法，在滿足以太網(wǎng)通用性的前提下實現(xiàn)了對多軸電機的同步控制。所謂定時觸發(fā)，是指在控制命令中指定命令執(zhí)行時間，使各控制器按照指定時間定時執(zhí)行命令。針對網(wǎng)絡(luò)中插補命令的數(shù)據(jù)量大，而控制器緩存區(qū)小的問題，提出了基于滑動窗口協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)流量控制方法，保證了插補命令在網(wǎng)絡(luò)中實時的傳輸。 以可編程以太網(wǎng)控制器PEC8000為硬件平臺，通過軟件編程實現(xiàn)了運動控制器和伺服控制器，并采用交換式以太網(wǎng)組成了分布式運動控制系統(tǒng)。分析了控制器的晶振偏

3、差，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)時鐘同步。采用微控制器提供的定時計數(shù)器實現(xiàn)了定時觸發(fā)機制。以時鐘同步和定時觸發(fā)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了直線插補、圓弧插補、電子齒輪等分布式運動控制功能。分析了插補運算中的舍入誤差和控制器的晶振偏差對插補精度的影響，提出并實現(xiàn)了定時補償?shù)乃惴?，提高了插補控制精度。針對圓弧插補運算耗時較長的問題，使用三次樣條逼近正弦曲線的方法，實現(xiàn)了三角函數(shù)的快速算法，提高圓弧插補運算速度。 組建了四軸同步運動控制平臺，驗證了網(wǎng)絡(luò)時間同步和定時