电气自动化实验平台的设计与开发
这是一篇关于PLC,触摸屏,伺服系统,以太网,运动控制的论文, 主要内容为本论文是围绕电气自动化实验平台设计与开发这个课题进行讨论研究的。该课题的主要任务是搭建并开发具有多功能的、能够满足教学实验和科研的、灵活易用的电气自动化实验平台。该自动化平台以施耐德M218、M258型PLC和LMC058运动控制器为核心,还包括触摸屏、变频器、伺服驱动器、伺服电机和机械臂等,解决了原有实验平台设备单一不灵活的问题,具有较好的现实意义。 论文分别构建了四种不同的实验平台,分别是电气自动化基本实验平台A、电气自动化基本实验平台B、综合自动化实验平台和运动控制实验平台。针对电气自动化基本实验平台A,设计了若干电气自动化教学实验和PLC变频器串口通信实验,并以M218型PLC的以太网功能为基础,开发设计了以太网通信系统,实现了变频器以太网远程启停和调速控制,最后对多PLC的以太网通信构建进行了阐述。针对电气自动化基本实验平台B,设计开发了单轴伺服系统,实现了伺服轴正反两向的精确速度和位置控制。针对综合自动化实验平台,研究了CANopen总线技术的背景和通信结构,并对两轴的总线型伺服系统的设计进行了探讨。针对运动控制实验平台,结合运动控制器LMC058的电子凸轮控制功能,对多电子凸轮控制系统的设计进行了探讨;结合运动控制器LMC058的数控功能,设计并开发了数控CNC控制系统。
卫星天线伺服控制系统设计与开发
这是一篇关于卫星天线,伺服系统,PID控制算法,自抗扰控制技术的论文, 主要内容为随着社会的发展,人们对卫星通信的需求越来越大,而实现卫星通信的关键在于天线能够准确的对准目标卫星。本文以某Ku频段的机载卫星天线为基础,对卫星天线的伺服系统进行研究,目的是使天线能够快速、稳定、准确的对准目标卫星,以建立稳定、可靠的通信链路。 本文首先对卫星天线伺服系统的原理进行了介绍,并分别对伺服系统的各个组成部分做了详尽的描述。然后通过对伺服控制系统各个组成元器件的建模,推导出了伺服系统双闭环位置回路的数学模型,并对环路进行分析。最后对数字PID控制器进行了介绍和分析。 本文详述了伺服控制系统控制器的硬件和软件的设计和具体实现方法。硬件部分主要介绍了轴角编码解码电路、限位检测电路、电源电路和差分放大器电路。软件部分介绍了软件的开发环境,对主程序及各子程序模块进行了讲解,并对数字PID控制算法进行了研究。对伺服系统的性能进行验证和分析,并给出了测试的结果。 最后通过对传统PID控制器的分析,引出并介绍了自抗扰控制技术,对自抗扰控制器的组成部分进行了详细的介绍。然后讨论了基于自抗扰技术的卫星天线伺服系统控制器的设计,给出了控制器设计方案,并进行Matlab仿真验证。
一类线切割装备控制系统的设计
这是一篇关于多线切割,多电机同步,伺服系统,张力补偿,PLC的论文, 主要内容为随着装备制造行业和光伏行业的蓬勃发展,硅片的应用越来越广泛,对硅片的需求越来越大。硅片切割是硅材料加工中的一个关键步骤,市场对能够高速、稳定、高效切割硅棒的线切割设备需求量不断增长,而传统的线切割设备存在切割效率低、运行速度低、易故障的问题。本文设计了一套高速、高效率、稳定的往复式线切割控制系统。该系统参数调节速度快,切割速度、运行效率和自动化程度都得到了提高。论文工作主要集中在:1.基于对硅棒切割的工艺要求,对国内外切割设备进行了利弊分析,发现传统设备存在切割效率低的问题。通过分析硅棒切割流程和切割原理,开发出一套往复式的线切割控制系统,具备高速和高效的特点。采用虚拟主轴同步方式,实现收放线轴同步运动。走线系统选择S型加减速曲线转速规划方法,并且设计了张力补偿模块。主要实现了往复式切割、收放线电机同步运动、张力保持恒定的功能。2.提出控制系统方案设计,对线切割控制系统的硬件部分进行选型和设计。对硬件部分进行设计开发,包括控制系统输入输出部分、张力补偿部分、控制器与驱动器部分等,并对控制系统接线图进行了设计。3.提出线切割控制系统的软件系统设计。软件系统包括控制程序设计和人机界面监控软件设计。控制程序根据控制系统要求对系统进行了软件编程,包括往复式走线系统、多电机同步、恒张力、排线系统和进料系统的程序。人机界面监控软件对人机画面进行设计,包括操作模式的选择、参数设定、显示功能和操作功能等。对设计的关键性环节进行实验,分析实验数据。本文设计的多线切割控制系统实现往复式、高速、高精度切割的需求,最高线速度可达1800m/min,张力的波动幅度控制在5%之内,并能长期保持张力的稳定,满足设计要求。同时该系统还具有监控、报警提示的安全保障功能。
基于MBD开发方法的永磁同步电机伺服系统研究
这是一篇关于永磁同步电机,伺服系统,复合控制,滑模控制,基于模型设计的论文, 主要内容为随着电气自动化的不断发展,伺服系统已从最早的液压、气压伺服系统转变成了电机伺服系统。作为运动控制系统执行机构的重要组成部分,伺服系统性能的好坏成为衡量整个控制系统性能好坏的重要指标。以协作机器人为例,在医疗、3C电子制造、金属加工等行业都要求协作机器人有着快速响应、高控制精度、抗扰动能力强等优点。协作机器人的关节模组大部分是依靠体积小、精度高的永磁同步电机来驱动的,这就要求永磁同步电机伺服系统具有更高的控制性能。本课题以应用于协作机器人关节模组的永磁同步电机为研究对象,提出了使用内模控制进行PI参数整定的复合控制策略和基于负载观测器的积分终端滑模控制策略来提高伺服系统的性能,同时采用基于模型设计(MBD)的开发方法对永磁同步电机伺服系统进行软件开发,解决了传统电机伺服系统开发周期长、效率低的问题。本文主要研究内容如下:(1)为了解决传统三环PI控制方法已不能满足伺服系统响应快、精度高和超调小的问题,将复合控制策略应用到伺服系统中。先在速度环和电流环引入位置前馈函数,再在位置环负反馈回路添加微分项,构成复合控制系统,并根据系统的闭环传函,推导出具体的前馈函数。同时,为了解决传统PI控制器参数整定过程中易受较多电机参数影响的问题,使用内模控制策略对PI控制器参数进行整定。最后,仿真验证了使用内模控制进行PI参数整定的复合控制策略能够提高伺服系统的控制性能。(2)为了进一步提高伺服系统的控制性能,将滑模控制策略应用到伺服系统中。将位置环和速度环看作一个回路,使用积分终端滑模面和改进后的指数趋近律,设计了位置-速度环的积分终端滑模控制器,简化了系统结构。同时,为了提高伺服系统的抗扰动能力,使用带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器来观测负载变化,并将观测值前馈补偿到积分终端滑模控制器中。最后,仿真验证了基于负载观测器的积分终端滑模控制策略能够进一步提高系统响应速度、跟踪精度和抗扰动能力,并减小了系统超调量。(3)为了提高伺服系统软件开发效率,将MBD的开发方法应用到伺服系统软件开发中。在MATLAB/Simulink中搭建能够生成代码的伺服系统离散模型,并对模型进行验证。验证满足要求后,使用Embedded Coder工具箱将模型生成可用于硬件产品的嵌入式C代码,并对代码进行软件在环测试和处理器在环测试。测试完成后,在伺服系统研究平台上进行快速控制原型实验,实验验证了本文提出的控制策略能够提高伺服系统的性能,同时也体现了使用MBD方法开发软件的高效性。
一类线切割装备控制系统的设计
这是一篇关于多线切割,多电机同步,伺服系统,张力补偿,PLC的论文, 主要内容为随着装备制造行业和光伏行业的蓬勃发展,硅片的应用越来越广泛,对硅片的需求越来越大。硅片切割是硅材料加工中的一个关键步骤,市场对能够高速、稳定、高效切割硅棒的线切割设备需求量不断增长,而传统的线切割设备存在切割效率低、运行速度低、易故障的问题。本文设计了一套高速、高效率、稳定的往复式线切割控制系统。该系统参数调节速度快,切割速度、运行效率和自动化程度都得到了提高。论文工作主要集中在:1.基于对硅棒切割的工艺要求,对国内外切割设备进行了利弊分析,发现传统设备存在切割效率低的问题。通过分析硅棒切割流程和切割原理,开发出一套往复式的线切割控制系统,具备高速和高效的特点。采用虚拟主轴同步方式,实现收放线轴同步运动。走线系统选择S型加减速曲线转速规划方法,并且设计了张力补偿模块。主要实现了往复式切割、收放线电机同步运动、张力保持恒定的功能。2.提出控制系统方案设计,对线切割控制系统的硬件部分进行选型和设计。对硬件部分进行设计开发,包括控制系统输入输出部分、张力补偿部分、控制器与驱动器部分等,并对控制系统接线图进行了设计。3.提出线切割控制系统的软件系统设计。软件系统包括控制程序设计和人机界面监控软件设计。控制程序根据控制系统要求对系统进行了软件编程,包括往复式走线系统、多电机同步、恒张力、排线系统和进料系统的程序。人机界面监控软件对人机画面进行设计,包括操作模式的选择、参数设定、显示功能和操作功能等。对设计的关键性环节进行实验,分析实验数据。本文设计的多线切割控制系统实现往复式、高速、高精度切割的需求,最高线速度可达1800m/min,张力的波动幅度控制在5%之内,并能长期保持张力的稳定,满足设计要求。同时该系统还具有监控、报警提示的安全保障功能。
基于MBD开发方法的永磁同步电机伺服系统研究
这是一篇关于永磁同步电机,伺服系统,复合控制,滑模控制,基于模型设计的论文, 主要内容为随着电气自动化的不断发展,伺服系统已从最早的液压、气压伺服系统转变成了电机伺服系统。作为运动控制系统执行机构的重要组成部分,伺服系统性能的好坏成为衡量整个控制系统性能好坏的重要指标。以协作机器人为例,在医疗、3C电子制造、金属加工等行业都要求协作机器人有着快速响应、高控制精度、抗扰动能力强等优点。协作机器人的关节模组大部分是依靠体积小、精度高的永磁同步电机来驱动的,这就要求永磁同步电机伺服系统具有更高的控制性能。本课题以应用于协作机器人关节模组的永磁同步电机为研究对象,提出了使用内模控制进行PI参数整定的复合控制策略和基于负载观测器的积分终端滑模控制策略来提高伺服系统的性能,同时采用基于模型设计(MBD)的开发方法对永磁同步电机伺服系统进行软件开发,解决了传统电机伺服系统开发周期长、效率低的问题。本文主要研究内容如下:(1)为了解决传统三环PI控制方法已不能满足伺服系统响应快、精度高和超调小的问题,将复合控制策略应用到伺服系统中。先在速度环和电流环引入位置前馈函数,再在位置环负反馈回路添加微分项,构成复合控制系统,并根据系统的闭环传函,推导出具体的前馈函数。同时,为了解决传统PI控制器参数整定过程中易受较多电机参数影响的问题,使用内模控制策略对PI控制器参数进行整定。最后,仿真验证了使用内模控制进行PI参数整定的复合控制策略能够提高伺服系统的控制性能。(2)为了进一步提高伺服系统的控制性能,将滑模控制策略应用到伺服系统中。将位置环和速度环看作一个回路,使用积分终端滑模面和改进后的指数趋近律,设计了位置-速度环的积分终端滑模控制器,简化了系统结构。同时,为了提高伺服系统的抗扰动能力,使用带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器来观测负载变化,并将观测值前馈补偿到积分终端滑模控制器中。最后,仿真验证了基于负载观测器的积分终端滑模控制策略能够进一步提高系统响应速度、跟踪精度和抗扰动能力,并减小了系统超调量。(3)为了提高伺服系统软件开发效率,将MBD的开发方法应用到伺服系统软件开发中。在MATLAB/Simulink中搭建能够生成代码的伺服系统离散模型,并对模型进行验证。验证满足要求后,使用Embedded Coder工具箱将模型生成可用于硬件产品的嵌入式C代码,并对代码进行软件在环测试和处理器在环测试。测试完成后,在伺服系统研究平台上进行快速控制原型实验,实验验证了本文提出的控制策略能够提高伺服系统的性能,同时也体现了使用MBD方法开发软件的高效性。
卫星天线伺服控制系统设计与开发
这是一篇关于卫星天线,伺服系统,PID控制算法,自抗扰控制技术的论文, 主要内容为随着社会的发展,人们对卫星通信的需求越来越大,而实现卫星通信的关键在于天线能够准确的对准目标卫星。本文以某Ku频段的机载卫星天线为基础,对卫星天线的伺服系统进行研究,目的是使天线能够快速、稳定、准确的对准目标卫星,以建立稳定、可靠的通信链路。 本文首先对卫星天线伺服系统的原理进行了介绍,并分别对伺服系统的各个组成部分做了详尽的描述。然后通过对伺服控制系统各个组成元器件的建模,推导出了伺服系统双闭环位置回路的数学模型,并对环路进行分析。最后对数字PID控制器进行了介绍和分析。 本文详述了伺服控制系统控制器的硬件和软件的设计和具体实现方法。硬件部分主要介绍了轴角编码解码电路、限位检测电路、电源电路和差分放大器电路。软件部分介绍了软件的开发环境,对主程序及各子程序模块进行了讲解,并对数字PID控制算法进行了研究。对伺服系统的性能进行验证和分析,并给出了测试的结果。 最后通过对传统PID控制器的分析,引出并介绍了自抗扰控制技术,对自抗扰控制器的组成部分进行了详细的介绍。然后讨论了基于自抗扰技术的卫星天线伺服系统控制器的设计,给出了控制器设计方案,并进行Matlab仿真验证。
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