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《山东大学》 2012年
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面向用户开放的嵌入式运动控制平台研究及应用

刘国营  
【摘要】:运动控制技术集多学科于一体,是先进制造领域的核心技术之一,其发展程度是衡量一个国家制造能力的重要标志。随着生产的快速发展,特殊控制需求越来越多,而目前人们对开放式控制系统的研究停留在开发设计层,对控制需求最了解的终端用户无法根据工程实际开发最适合于生产要求的控制功能。针对这种局限性,本文对面向用户开放的嵌入式运动控制平台进行了初步研究,并开发了面向用户开放的车床控制系统验证研究的可行性。 首先,对面向用户开放的嵌入式运动控制平台进行了功能分析,并根据功能要求分别选择Windows CE嵌入式操作系统和EtherMAC(Ethernet for Manufacture Automation Control)实时以太网运动控制平台为其软硬件实施平台。基于此平台,控制软件设计采用功能分离结构,分为控制内核、数据库、映射层、人机界面四个部分,其原理为将运动控制功能从复杂的交互式系统中分离,以特定的格式存储在功能描述数据库和条件/动作函数库中,控制内核通过运动控制引擎查询功能描述数据库得出控制方法,并调用函数库中相应的函数实现控制功能,人机界面、EtherMAC控制平台通过映射层与控制内核之间进行数据交换,这样,在控制功能需求改变时,只需要更新数据库并配置映射层即可实现系统控制功能的改变。 其次,研究了基于功能分离结构的控制系统软件设计实施方法。基于Stateflow建立控制系统模型并仿真直至满足控制要求,以得到正确的MDL模型文件。开发格式转换器将模型文件转换生成功能描述数据库和条件/动作函数库,并开发运动控制引擎以实现对功能描述数据库的查询和对函数库的调用。 接着,为方便用户对运动控制系统进行二次开发,本文将数控代码解释、曲线插补、手动控制等两轴运动控制中常用控制功能用C++编程语言实现,以通用控制功能函数库的形式供用户在二次开发时直接调用。 最后,开发了面向用户开放的车床控制系统,并通过扩展特殊抛物线插补功能验证了其面向用户开放的能力。本研究的成功实施为面向用户开放的数控系统研究提供了一种解决方案。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP273

【参考文献】
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