基于PMAC的移动桥式三坐标测量机运动控制系统研究

摘要

随着现代科技的进步和工业自动化的迅速发展,三坐标测量机得到越来越广泛的使用,其不仅在精密检测和产品质量控制上发挥着重要作用,同时在设计、生产、过程控制等方面扮演越来越重要的角色。
　　运动控制系统作为三坐标测量机的关键组成部分,直接决定了其工作的效率和精度,本文所做的就是以移动桥式三坐标测量机为对象,对其进行运动控制系统的设计与研究。首先经过对机械结构的分析,确定基于PMAC运动控制卡的控制系统结构,形成了“PC+PMAC”的开放式运动控制系统,并围绕运动控制卡进行了系统的设计,然后在软件方面进行了开发,包括上位机控制程序,实现对电机控制,下位机运动程序和PLC程序的开发。
　　通过对控制算法的分析,在原有的PID控制的基础上引入模糊控制算法,形成了模糊PID控制算法,利用MATLAB对模糊PID控制器进行了设计,并得出了输出变量的三维立体图,并使用Matlab/Simulink软件对伺服系统进行仿真,验证了模糊PID控制器有良好的系统响应。
　　最后对系统的运动精度进行了试验,主要验证系统的重复测量性和稳定性。获得系统误差值后,再利用PMAC控制卡的误差补偿功能,对系统误差进行修正,通过补偿使系统的测量误差值大为减小,精度也随之提高。并且进一步试验了运动速度对精度的影响,通过实验看出运动速度对控制精度影响不大,系统稳定性较好。
　　本文通过对控制系统硬件和软件设计及进一步的控制分析和试验,完成了基本的控制要求,为完善整体控制测量系统打下了基础,也为测量机的升级和改造提供了新的平台。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 三坐标测量机介绍

1.1.1 三维测量技术原理

1.1.2 三坐标测量机的历史发展与现状

1.1.3 三坐标测量机的发展趋势

1.2 运动控制技术

1.3 三坐标测量机控制系统

1.3.1 三坐标测量机控制原理

1.3.2 三坐标测量机控制系统特点

1.4 本文研究主要内容

2 系统结构组成

2.1 三坐标测量机的机械结构分析

2.1.1 气浮导轨

2.1.2 传动机构

2.1.3 反馈机构

2.1.4 伺服系统

2.2 运动控制系统的结构设计

2.2.1 运动控制系统的整体结构

2.2.2 PMAC运动控制器

2.3 本章小结

3 运动控制系统设计

3.1 PMAC参数调整

3.1.1 PMAC变量

3.1.2 重要变量设置

3.2 系统连线

3.2.1 伺服系统连线

3.2.2 PMAC连线

3.3 抗干扰措施

3.3.1 布线

3.3.2 屏蔽

3.3.3 接地和和隔离技术

3.4 系统软件设计

3.4.1 PC机控制软件开发

3.4.2 PMAC软件开发

3.5 本章小结

4 系统控制算法分析

4.1 PID控制算法

4.2 模糊控制算法

4.2.1 模糊控制器的组成

4.2.2 模糊控制器的设计流程

4.3 模糊PID控制:

4.3.1 模糊PID控制器设计

4.3.2 模糊PID控制器推理系统构建

4.4 伺服系统仿真

4.5 本章小结

5 系统运动精度试验

5.1 试验方法

5.2 PMAC的误差补偿功能

5.3 单轴重复定位精度

5.4 补偿后单轴定位精度

5.5 运动速度对控制精度的影响

5.6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

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