【摘 要】
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随着工业自动化技术的发展与高质量生产需求的提升,多轴伺服系统对通信网络的实时性、快速性、同步性等性能要求也不断提高。由于目前主流的实时工业以太网以Ether CAT性能为最佳,本文基于Ether CAT实时工业以太网技术搭建了多轴伺服控制系统实验平台,利用Ether CAT的分布时钟机制提出了一个同步控制方案并进行了实验测试与验证。本文主要完成了以下工作:首先对多轴同步控制技术以及实时工业以太网的
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随着工业自动化技术的发展与高质量生产需求的提升,多轴伺服系统对通信网络的实时性、快速性、同步性等性能要求也不断提高。由于目前主流的实时工业以太网以Ether CAT性能为最佳,本文基于Ether CAT实时工业以太网技术搭建了多轴伺服控制系统实验平台,利用Ether CAT的分布时钟机制提出了一个同步控制方案并进行了实验测试与验证。本文主要完成了以下工作:首先对多轴同步控制技术以及实时工业以太网的发展历程和研究现状进行了梳理,阐述了多轴同步控制中对数字通信网络的实时性与同步性要求。深入研究了Ether CAT实时工业以太网的运行原理并分析了其中的关键技术。其次,基于高性能DSP芯片TMS320F28379D与Ether CAT从站控制器专用芯片LAN9252设计并搭建了系统的从站软硬件平台,配合PC端的Twin CAT主站软件,实现了Ether CAT通信功能。基于磁场定向控制算法实现了伺服驱动控制功能,并在位置环加入前馈控制环节以提高系统的动态性能与控制精度。然后,基于Ether CAT的分布时钟机制提出了一种同步控制方案,实现多轴伺服系统的通信数据更新同步以及各伺服轴的控制环周期同步,并在所搭建的平台上进行实验测试与验证。实验结果表明该方案有效地提高了多轴系统的同步性能,能够满足高精度的多轴同步控制需求。最后,基于TMS320F28379D实现了单芯片下的多轴同步控制,并结合Ether CAT通信提出了一种可应用于复杂多轴系统的从站设计方案。
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