双轴运动系统远程监控软件及其控制的研究

论文摘要

远程监控就是本地计算机通过网络系统实现对远端的生产或者实验过程监视的控制,目前大多采用接入Internet或Intranet的方式实现,这些方式已经应用在视频会议、远程加工或远程诊断等领域。其明显的优点是在远距离的监控方面,实验数据和视频数据的实时传送给远端的实验者以直观、可信的实验信息,实验者更容易接受实验结果,这对校园网络实验教学的发展有着重要的意义。运动控制器是通过对以电机驱动的执行机构等设备进行运动控制,以实现预定运动轨迹目标的装置,它以其特有的灵活性和优异的运动轨迹控制能力使许多工业生产设备焕发出勃勃生机,是广义上的数控装置。本课题的双轴平台运动控制系统中使用了运动控制器。运动控制器采用的是美国Delta Tau公司的PMAC板。本实验课题首先将网络技术与运动控制技术联合起来开发远程监控运动系统。运用网络原理及其Windows编程技术,实现网络共享,使得本实验室的实验设备可供校园网内师生及研究人员实验和观察。对于实验系统首先利用PMAC自带的控制软件PEWIN进行PID滤波器参数整定。伺服系统中存在着各种非线性因素,如摩擦力、饱和等,这些非线性因素导致控制的误差,如跟踪误差,影响控制的性能。本课题中分析系统中存在的非线性因素,并对它们进行了补偿,这对于提高双轴平台的控制精度有重要意义。利用PMAC控制器的优势,扩展了用户自定义控制算法。将这些控制方法应用到实验系统中,实现了较好的控制效果。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 科学意义和应用前景
• 1.2 目前国内外的研究现状和分析
• 1.3 基本任务及研究思路
• 第二章 双通道随动系统的软硬件组成
• 2.1 双轴运动控制网络实验系统的硬件构成
• 2.2 双轴运动控制网络实验系统的软件构成
• 2.3 双轴运动平台的主体--PAMC 多轴运动控制器
• 2.3.1 PMAC 简介
• 2.3.2 双轴运动平台硬件的连接
• 2.3.3 PMAC 与实验主机间的通讯
• 2.3.4 双轴平台运动控制器—PMAC 的设置
• 2.3.5 双轴平台实验系统的安全性
• 2.4 本章小结
• 第三章 双轴运动平台监控软件的开发
• 3.1 基于客户机/服务器模式的监控软件设计
• 3.1.1 客户机/服务器模式
• 3.1.2 客户端总体设计
• 3.1.3 服务器端总体设计
• 3.2 软件功能的扩展
• 3.2.1 网络编程
• 3.2.2 用户程序的上传
• 3.2.3 视频数据的获取与播放
• 3.2.4 远程监控程序中数据库的设计
• 3.2.5 异常响应处理
• 3.2.6 监控软件帮助的建立
• 3.3 本章小节
• 第四章 双轴运动平台的控制
• 4.1 PMAC 对电机的 PID 控制
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 PID 伺服滤波器
• 4.1.3 PID 参数的调节
• 4.1.4 伺服时间的选择
• 4.2 PID 参数的自适应调节
• 4.2.1 模糊自适应整定PID 算法
• 4.2.2 运用动态链接库实现监控程序调用自适应算法
• 4.3 双轴平台中的非线性分析及补偿
• 4.3.1 摩擦力对系统的影响及补偿
• 4.3.2 间隙误差对系统的影响及补偿
• 4.3.3 饱和对系统的影响及补偿
• 4.4 本章小结
• 第五章 自定义算法控制的实现及监控软件与PMAC 的通讯
• 5.1 用户自定义控制算法
• 5.2 监控软件与PMAC 间的通讯
• 5.2.1 PMAC 的缓冲区
• 5.2.2 通讯驱动程序库—Pcomm32
• 5.2.3 用PTALKDT 实现监控程序与PMAC 的对话
• 5.3 自定义控制算法的软件实现
• 5.3.1 监控软件选择用户自定义控制方法
• 5.3.2 自定义PID 算法在双轴平台中的应用
• 5.4 本章小节
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 对进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文