基于嵌入式系統(tǒng)的制造裝備自律控制理論與關鍵技術研究.pdf

1、制造裝備作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關鍵基礎單元，其性能的好壞決定著先進制造模式的成敗。目前在制造過程規(guī)劃、協(xié)調和協(xié)作方面的研究，主要是集中在系統(tǒng)層面上，對于如何解決裝備的異構性、裝備間復雜的交互與協(xié)同、以及在可達的異構資源中尋求協(xié)作的能力等問題尚缺乏深入的研究；對于數(shù)字制造裝備如何適應網絡化數(shù)字制造環(huán)境的研究，大都停留在解決網絡通信、遠程操控和數(shù)據交換等問題上，很少關注底層數(shù)字制造裝備對復雜動態(tài)制造環(huán)境的主動感知和自主適應等問題。本文利用嵌入式

2、技術、網絡與通信技術和智能理論與技術，針對制造系統(tǒng)底層制造裝備的自律控制理論與關鍵技術展開研究，以實現(xiàn)制造裝備具有對制造環(huán)境的自主適應能力、對加工行為的自律控制能力、與異構制造設備的集成能力。本文開展的研究工作如下： （1）對制造裝備自律控制的內涵進行了研究，從制造裝備自律控制的概念、概念性系統(tǒng)模型和特征三個方面進行了詳細的闡述和說明；并通過分析網絡化數(shù)字制造環(huán)境及其帶來的制造裝備自律控制的功能需求，研究了制造裝備自律控制的功能

3、；然后系統(tǒng)地從靜態(tài)模型（層次結構和模塊組成）和動態(tài)模型（工作流和信息流）兩個角度詳細分析了制造裝備的自律控制。制造裝備自律控制的內涵、功能和模型分析是基于嵌入式系統(tǒng)的制造裝備自律控制理論和關鍵技術研究開展的基礎。 （2）在研究閉環(huán)位置控制數(shù)學模型、加工輪廓運動控制中的誤差分析和輪廓誤差計算模型的基礎上，針對利用一般運動輪廓誤差計算模型不能實時計算出曲線輪廓誤差的不足，結合實時輪廓誤差補償控制策略和模糊邏輯理論，研究了基于模糊邏輯

4、理論和實時誤差計算的輪廓自律控制策略。該策略可根據輪廓誤差絕對值的大小和加工輪廓曲率的變化自主地調整進給速度，并能實時計算出輪廓誤差近似值；在軸閉環(huán)位置為二階數(shù)學模型的兩軸輪廓運動和軸位置控制為常規(guī)比例控制器的仿真實驗條件下，仿真實驗結果表明了該策略的有效性。 （3）在分析資源共享相關理論的資源共享的概念模型、控制模式和層次的基礎上，描述了網絡化數(shù)字制造環(huán)境下數(shù)控裝備資源的特性，研究了網絡化數(shù)字制造環(huán)境下數(shù)控裝備資源模型，即數(shù)控

5、裝備制造單元資源模型和基于數(shù)控裝備制造單元的網絡化制造資源模型：并研究了數(shù)控裝備適應網絡化數(shù)字制造環(huán)境的自律控制策略，即為實現(xiàn)數(shù)控裝備資源共享的自主協(xié)作策略。該自主協(xié)作策略采用以加工任務為中心、任務驅動的協(xié)商機制；通過該自主協(xié)作策略，數(shù)控制造裝備資源具有適應網絡化數(shù)字制造環(huán)境自律控制的自主協(xié)作能力。 （4）在數(shù)控裝備自律控制理論研究的基礎上，結合現(xiàn)代信息技術，研究了以網絡為數(shù)控系統(tǒng)支撐平臺、以網絡信息資源和數(shù)控資源共享為目的的基

6、于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控裝備自律控制的關鍵技術，即基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控裝備的網絡通信技術、與網絡化數(shù)字制造環(huán)境集成技術和基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控制造裝備自律控制的體系結構。研究了基于XML的制造裝備信息集成，給出了描述制造裝備資源信息的XML Schema；并根據基于嵌入式系統(tǒng)的制造裝備自律控制體系結構的設計要求和設計模式，研究了兩種基于嵌入式系統(tǒng)的制造裝備自律控制體系結構，即基于嵌入式系統(tǒng)的制造裝備自律控制基本系統(tǒng)體系結構和基于嵌入式系統(tǒng)的制造