双轴运动远程控制系统及其控制方法研究

摘要

运动控制是自动控制的重要分支,由于它能够实现对运动轨迹与运行速度的精确控制要求,因此运动控制系统在各类控制工程中有着广泛应用前景.远程控制是该地计算机通过网络系统实现对远端的生产或者实验过程的监视和控制,实验者从网络上可以看到直观、可信的实验信息,对校园网络实验教学的发展有着重要的意义.该课题针对双轴运动控制系统的远程网络控制,将网络技术与运动控制技术结合起来开发远程网络运动控制系统.该课题以提高双轴运动控制系统控制精度为目的,从单、双轴两方面进行分析.对于单轴系统首先利用美国DeltaTau公司的可编程多轴控制器PMAC自带的控制软件PEWIN进行PID参数的整定以及前馈补偿环节的参数整定,然后分析系统存在的非线性摩擦力,利用遗传算法寻优摩擦力补偿环节的参数,达到补偿摩擦力的效果,有效地提高了系统的控制性能.对于双轴系统设计了一个轨迹为圆的插补器,采用基于遗传算法-神经网络的在线PID参数调整算法,减小了系统的跟踪误差,并分析双轴之间的轮廓误差,设计出基于RBF神经网络的综合控制器,经过仿真实验证明,该文采用的综合控制器能有效地减小系统的跟踪误差和轮廓误差,提高系统的控制精度.最后运用网络数据库原理及SQL Server数据库编程技术,实现了网络数据库,并利用双层防火墙技术和数据库存取控制技术来实现系统的网络安全,使得双轴运动控制系统可供校园网内师生及研究人员实验和观察.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1科学意义和应用前景

§1.2目前国内外的发展现状和分析

§1.3本文研究内容概述

§1.4论文的章节安排

第二章双轴运动控制网络实验系统

§2.1双轴运动控制网络实验系统的硬件构成

§2.1.1系统硬件结构、控制实验设备及组成

§2.1.2 PAMC控制器

§2.1.3 PMAC控制器的应用

§2.1.4网络传输设备

§2.2双轴运动控制系统的软件组成

§2.2.1 PMAC控制器的系统软件

§2.2.2网络控制的软件系统

§2.3双轴运动控制系统的控制方式

§2.4研究思路

§2.5本章小结

第三章基于遗传算法的运动控制补偿方法

§3.1双轴运动控制系统的PID控制

§3.2非线性摩擦力分析及前馈补偿

§3.3遗传算法原理

§3.4基于遗传算法的非线性补偿

§3.5本章小结

第四章运动系统的位置控制方法研究

§4.1连续运动轨迹插补原理

§4.1.1时间分割插补算法

§4.1.2时间分割法圆弧插补原理

§4.2基于神经网络—GA的在线PID控制

§4.2.1基于遗传算法的离线PID参数寻优

§4.2.2在线调整算法

§4.3耦合轮廓误差

§4.3.1轮廓误差

§4.3.2轮廓误差的定义

§4.4精确运动的综合控制器设计

§4.4.1综合控制系统结构及其误差分析

§4.4.2综合控制器设计

§4.4.3综合控制器实现

§4.4.4结论

§4.5本章小结

第五章远程实验系统的数据库及网络安全设计

§5.1远程实验系统数据库的设计与实现

§5.1.1 SQLServer数据库技术

§5.1.2本系统数据库的设计

§5.2远程实验系统的网络安全性设计

§5.2.1防火墙技术

§5.2.2数据库安全性策略及实现

§5.3本章小结

第六章总结与展望

§6.1论文的主要贡献

§6.2对进一步工作的展望

致 谢

在学期间的研究成果

参考文献