基于运动控制的开放式数字控制器研究

论文摘要

开放式体系结构的数字控制器具有灵活的软硬件结构,可以方便地进行软硬件的更新换代,也是适应FMS、CIMS环境控制器的最理想的结构,代表了数字控制技术的发展方向。而基于PC的数字控制器是当今开放式体系结构控制器研究的热点。PC机进入数字控制领域,极大地丰富了数字控制系统的软硬件资源,有利于实现总线式、模块化、开放化的数字控制系统,使其具有很高的性能价格比。 本文系统、全面地对开放式体系结构控制器进行了研究,分析了国内外开放式数字控制器的研究进展和在PC平台上实现开放式控制器的发展现状,并对基于PC平台的开放式数字控制器的硬件模块和软件结构进行了方案设计,给出了软硬件结构参考模型。为了保证开放式数字控制器的可靠性,本文研究了故障诊断技术在数字控制器上的应用,提出了用于开放式控制器的分布式结构故障诊断系统的参考模型。 结合现有条件,本文采用市售的MCT8000F4运动控制器、IPC、AD、DA卡等构建了一个基于运动控制的开放式数字控制器硬件平台。此控制器的构建综合考虑了系统的重构、扩充、互联、移植等要求,除充分的利用了PC现有的软件、硬件成果外,还综合考虑到控制性能需要,采用了主从式多机结构,即上位机采用工控机,下位采用PLC和DSP运动控制器组成的网络,使此系统不仅具有很好的可扩展性,网络互连能力强,开发工具丰富等特点,而且具有高实时性,高速高精度的特点,可以满足工业中各种控制环境的需求。将这一控制器应用到“航空有机玻璃双向拉伸机”项目中,满足设计任务书中所要求的各项指标,取得了预期的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 开放式数字控制器发展现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 本课题的研究意义和主要内容
• 1.3.1 本文的研究意义
• 1.3.2 本文的内容安排
• 1.4 本章小结
• 2 基于运动控制的开放式数字控制器硬件结构设计
• 2.1 开放式控制器体系结构概述
• 2.2 基于运动控制的开放式数字控制器体系结构分析
• 2.2.1 数字控制器体系结构的开放途径
• 2.2.2 开放式数字控制器体系结构
• 2.3 开放式数字控制器的硬件结构设计
• 2.4 本章小结
• 3 基于运动控制的开放式数字控制器的软件结构设计
• 3.1 开放式数字控制器软件结构划分指导思想
• 3.2 开放式数字控制器软件结构设计
• 3.2.1 开放式数字控制器应具有的功能模块
• 3.2.2 开放式数字控制器软件结构模型
• 3.3 基于开放式数字控制器的分布式故障诊断系统
• 3.3.1 系统可靠性和故障的概念
• 3.3.2 机械设备的故障规律
• 3.3.3 数字控制设备常用的故障诊断方法
• 3.3.4 开放式数字控制器故障诊断系统
• 3.4 本章小结
• 4 基于.NET平台的开放式数字控制器开发平台
• 4.1 以往常用的开发平台介绍
• 4.1.1 汇编语言、结构化语言为代表的开发平台
• 4.1.2 以面向对象程序设计语言为代表的开发平台
• 4.1.3 基于组件技术的开发平台
• 4.1.4 CORBA、COM和Java Beans的比较
• 4.2 .NET平台介绍
• 4.3 基于.NET平台的开放式数字控制器设计
• 4.4 本章小结
• 5 双向拉伸机数字控制器硬件设计
• 5.1 双向拉伸机平面布置
• 5.2 双向拉伸机数字控制器被控对象简介
• 5.3 双向拉伸机开放式数字控制器硬件设计
• 5.3.1 双向拉伸机数字控制器硬件介绍
• 5.3.2 双向拉伸机数字控制器硬件设计
• 5.3.3 双向拉伸机数字控制器端口定义
• 5.3.4 主机与板卡接口及地址分配
• 5.4 本章小结
• 6 双向拉伸机数字控制器应用程序设计
• 6.1 双向拉伸机工作流程
• 6.2 双向拉伸机开放式数字控制器软件总体设计
• 6.3 开放式数字控制器上位机（IPC端）程序设计
• 6.4 开放式数字控制器下位机（DSP端）程序设计
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢