基于實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、在現(xiàn)代機(jī)械制造中，多軸運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普遍，用電子方式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)軸之間協(xié)調(diào)同步，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪和齒輪，給機(jī)械設(shè)計(jì)制造帶來(lái)了巨大的靈活性。為了有效協(xié)調(diào)、同步各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)過程，實(shí)現(xiàn)高精度的多軸運(yùn)動(dòng)控制，一個(gè)實(shí)時(shí)高效的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)是必不可少的。以太網(wǎng)具備高帶寬、低成本、開放性好、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)都非常適用于高速、高精度多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，但由于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)也存在著很多問題，本文針對(duì)將以太網(wǎng)應(yīng)用于多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)作了較深入

2、的研究，主要涉及到以太網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度、時(shí)鐘同步、多軸控制算法等問題。
　　 本文首先分析了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用存在的問題，在不改變以太網(wǎng)介質(zhì)層接入機(jī)制的前提下，建立了一個(gè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)模型，提出了一種基于動(dòng)態(tài)時(shí)隙的以太網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度方法，并提出了一種應(yīng)用于該調(diào)度方法的容錯(cuò)機(jī)制。
　　 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延對(duì)實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)控制算法非常重要。本文研究了基于TDMA的通信系統(tǒng)中報(bào)文延遲問題，建立了時(shí)延模型，討論了報(bào)文溢出概率，給出了報(bào)文駐留

3、時(shí)間的概率分布和期望值的計(jì)算方法，并說(shuō)明了如何選擇系統(tǒng)參數(shù)以滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。
　　 為了能在異步控制網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)采樣同步，可采用時(shí)鐘同步方法。本文分析了幾種主要的以太網(wǎng)時(shí)鐘同步協(xié)議，通過比較，可以看到基于IEEE1588的時(shí)鐘同步方法最適用于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，本文還針對(duì)邊界時(shí)鐘在線性級(jí)聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在的問題，提出了一種改進(jìn)方法。
　　 本文討論了網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，然后建立了網(wǎng)絡(luò)化多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，分析了