9篇关于EtherCAT的计算机毕业论文

今天分享的是关于EtherCAT的9篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到EtherCAT等主题,本文能够帮助到你

基于EtherCAT总线的液压伺服阀从站控制器设计与实现

这是一篇关于电液振动台,EtherCAT,模糊自适应PID,AX58100的论文, 主要内容为在世界“工业4.0”以及“中国制造2025”的大背景下,汽车工业水平逐渐成为我国提升整体工业水平的重中之重。汽车工业的发展不仅取决于其机械制造水平的提升,很大程度上也依赖于高水平汽车振动试验平台的研发。目前,国内多轴电液振动平台研制水平与国外仍有较大差距,且多数高性能伺服设备仍依赖于进口,存在供货期长、检修难、成本高等缺点。本论文致力于开发一种基于EtherCAT高速总线的电液伺服系统从站控制器,以实现国内汽车电液振动试验平台控制系统的自主可控。本文首先介绍了国内外多轴电液振动试验台和EtherCAT总线技术的发展现状,分析了二者在本课题中融合应用的优势。接着详细阐释了EtherCAT总线技术以及Co E协议等重要理论概念,并给出了本课题EtherCAT系统的总体架构和主从站设计方案。同时确定了主站用于通信测试、从站控制器作为开发重点的总体目标。然后,根据第二章给出的从站设计方案,开发基于“AX58100+STM32F429”架构的EtherCAT从站控制器硬件电路。以AX58100为从站控制器(ESC)核心芯片,完成EtherCAT数据帧的应用层和数据链路层解析和处理;以STM32为从站微处理器核心芯片,完成从站协议栈的建立和数据帧的应用层处理。接下来,针对本课题电液伺服系统进行了建模。设计了传统PID控制算法和模糊自适应PID控制算法,并进行了Matlab仿真实验。对比了两者的控制效果并绘制了时域响应图和频域响应图,分析了在不同控制算法作用下系统的动态性能。基于控制效果分析,确定了利用模糊自适应PID控制算法的双闭环控制系统设计方案。在阐释EtherCAT机理和设计系统控制算法的基础上,利用Twin CAT3平台进行主站实现,并针对本课题的从站设备设计了XML配置文件。基于STM32开发了EtherCAT从站协议栈以及从站状态机处理、数据输入输出、模糊自适应PID控制器等软件模块。在完成了对EtherCAT系统主站配置和从站软件设计后,利用Lab Windows/CVI设计人机交互界面并进行了主从站通信测试。最后,在试验现场完成了电液伺服控制系统的搭建,并对多个不同幅值和频率的位移波形进行了跟踪试验,试验验证了从站控制器硬件和算法设计的可靠性。

基于EtherCAT的双轴步进电机驱动器设计及实现

这是一篇关于电子细分,双轴驱动,EtherCAT,通信状态机,运动控制模式的论文, 主要内容为步进电机作为一种驱动简单,高效实用的执行部件,广泛应用在生产线及机床的辅助装置上,在自动化生产中起着重要的作用。然而,传统的步进电机驱动器存在着不能与现场总线互联、集成度不高等问题,为此本文在双轴步进电机驱动集成的基础上,与现场总线技术相结合,以期获得同步性能更好、成本更低和集成化程度更高的现场总线式双轴步进电机驱动器。结合驱动器的需求分析,在步进电机细分驱动技术的基础上,基于现场总线技术,设计了Ether CAT双轴步进电机驱动器的总体方案,并针对关键硬件和程序架构进行了模块化方案设计。为了实现步进电机平稳低抖动驱动,在利用H桥驱动步进电机的基础上,采用PWM技术通过等效阶梯电流实现了电子细分驱动。同时,重点研究了恒电磁转矩电流分配策略,对阶梯电流分配模式进行了改进,提高了电机细分驱动的平稳性。基于稳定驱动双轴的设计思想,在分析双轴驱动中电流影响因素的基础上,提出了双轴驱动电流优化策略。针对硬件电路板卡的散热、噪声和布局问题进行了优化,并对环形分配器的触发时序进行了约束设计,改善了双轴驱动时电流波动情况,提升了双轴驱动运行状况下驱动器的稳定性。针对驱动器的现场总线接口功能,在基于Co E的Ether CAT从站接口平台的基础上,实现了驱动器通信状态机和应用层通信接口SDO及PDO的管理。在此基础上设计了常用的运动模式,实现了驱动器的Ether CAT通信。搭建实验测试平台,针对所研发驱动器的电子细分驱动功能、双轴驱动功能和Ether CAT通信功能进行了多次实验,验证了本文实现的基于Ether CAT的双轴步进电机驱动器的有效性与可行性。

基于EtherCAT总线的超精密运动控制系统设计

这是一篇关于运动控制系统,EtherCAT,超精密,主站控制器,上位机的论文, 主要内容为以EtherCAT为代表的工业以太网技术是网络技术和自动化控制技术在发展过程中相互结合的产物,其凭借优越的通信性能逐渐成为下一代自动化设备的标志性技术。目前国内研发的超精密装备大多数依赖国外的高端运动控制器为核心构建控制系统,在运动控制器方面受到国外技术垄断的威胁。因此,本文希望借助EtherCAT总线能够达到高性能的运动控制数据通信的特点,初步开发一套超精密运动控制系统框架,尝试在基于EtherCAT总线的情况下实现简单运动轨迹的超精密运动控制。本文将为后续自主研发超精密装备的数控系统提供理论和技术支持。本文研究了EtherCAT总线的技术原理,并对如何搭建运动控制系统的EtherCAT模块进行了方案设计;对目前多种常见的EtherCAT主站搭建方案进行分析,选取了合适的硬件设备和软件架构,通过Xenomai内核对操作系统进行了实时性改进;选取了用于调试的从站设备,将主站和从站连接之后测试了主站的功能是否正常,获取了主从站设备在EtherCAT总线中的具体信息;基于EtherCAT总线的技术原理,通过C语言编写了主从站通信的程序,尝试通过主站对从站设备发送简单的控制指令。根据运动控制系统的需求,对上位机的功能进行了开发。为控制系统设计了一套专用的G代码编译软件,使上位机能够将输入的普通G代码文件编译成主站控制器能够识别的具有特定格式的中间数组文件;设计了一套用于上位机与主站控制器通信的SSHTest软件,使上位机能够与主站控制器进行指令传输和文件传输;在SSHTest软件的基础上开发了一个简单的运动控制界面,使用户能够通过上位机对从站设备实现简单的运动控制。结合上位机的设计,开发了超精密运动控制系统主站控制器的功能。针对主站控制器内的“双内核”系统架构,设计了Linux进程与Xenomai进程之间跨域通信的方法;设计了直线插补和圆弧插补算法,将主站控制器无法识别的G代码指令信息解析成多个运动轴的控制信息;对插补数据的存取和处理进行了设计,确保数据能够在主站控制器内高效、安全、有序的传输。在完成了整个超精密运动控制系统框架的设计工作之后,对系统的实时性进行了测试,对气浮直线轴开展了控制实验。对经过实时内核改造的操作系统进行了任务调度延迟性测试,并对EtherCAT模块的周期性通信进行了实时性测试,避免由于实时性差的原因对系统的控制性能产生不利影响;搭建了气浮直线轴控制的实验平台,利用激光干涉仪对单轴控制精度进行了测试,之后检验了G代码控制双轴运行是否正常,并借助光谱共焦传感器完成了对双轴联动控制精度的测试。

基于EtherCAT的机载测试系统时间板模块设计与实现

这是一篇关于机载测试系统,时间同步,GPS,IRIG-B,IEEE1588,EtherCAT的论文, 主要内容为随着大型飞机的快速发展,对飞行测试提出了更高的要求,于是,以性能更加优越的实时工业以太网EtherCAT来代替传统的PCM机制已经成为不可逆转的趋势。如何把EtherCAT网络与机载测试系统有机结合,是当前研究的重点,同时也是后期进一步提高性能以及批量生产并投入使用的前提条件和可靠保证。本文主要介绍时间采集模块,机载测试系统中主从站的正常运行需要实现时间同步,要有一个与外部时间同步的基准,时间数据采集模块的功能是提取外部时钟。首先将时间解析模块进行功能划分,在ISE下用VerilogHDL语言进行功能设计,主要包括GPS解码和IRIG-B码解码两大模块。在GPS中包括串并解码,时间提取,时间计算;IRIG-B中包括AC码和DC码的解码和编码。将各功能的RTL级设计完成后,在ModelSim下进行功能仿真。仿真通过后,将所有设计进行综合后映射到FPGA芯片中,将硬件测试环境搭建起来进行板级测试和验证。

基于EtherCAT总线的液压伺服阀从站控制器设计与实现

基于EtherCAT的主从站设计及安全控制系统的研究

这是一篇关于EtherCAT,主从站,安全控制,FPGA,STM32的论文, 主要内容为随着工业控制领域中对智能运动控制技术要求的不断提高,传统的现场总线发展至今已在该领域取得巨大成功,但随着工业控制领域对同步性、实时性、可扩展性、安全性和可靠性要求的日益提高,迫切需要一种能够满足高性能要求的工业控制技术,实时工业以太网中EtherCAT技术的出现对于工业控制领域有着十分重要的意义。(1)本课题和哈尔滨某精密测量控制公司合作,面向该企业的控制需求,设计开发一款高性能、低成本、可扩展的EtherCAT工业控制系统,为解决控制系统同步性、实时性、可扩展性和安全性不强等问题,本课题提出基于ARM和FPGA双核异构,Xenomai+Ig H的EtherCAT主站开发方案,设计了实时任务同步于中断信号的方案,实现了系统硬实时性的要求;在FPGA端设计了DC分布式时钟同步的单元模块,实现了系统对同步性的要求;采用有限状态机的方式,实现了主从站通讯功能。从站部分为了配合主站通讯任务,设计了基于AX58100从站控制器和基于STM32F7从站微处理器的从站方案,并完成了对从站微处理器硬件电路的设计开发、主从站通讯和终端控制模块程序的设计,实现了主从通讯命令下发的控制任务。(2)针对控制系统安全和可靠性方面的不足,本课题提出了基于FPGA功能安全的设计方案,完成了安全数据帧、数据溢出定时和环路冗余扩展交互的开发,实现了系统安全控制的功能;编写基于Qt的上位机软件,通过与ARM端进行通讯将相关数据和电机运行轨迹进行可视化显示。通过实际搭建的测试平台,对控制系统的实时性,同步性,安全性,可靠性等性能进行测验。实验表明主站成功与从站进行通讯,设备运行正常,系统实时性可达到80μs左右、同步性可实现100ns内的同步抖动、安全性及可靠性控制验证成功,良好的满足了现工业控制领域对该技术的要求。

基于EtherCAT总线的超精密运动控制系统设计

基于EtherCAT总线的伺服系统及运动控制研究

这是一篇关于EtherCAT,永磁同步电机,运动控制,从站,TwinCAT的论文, 主要内容为当今工业制造已经开始朝着智能化、数字化、网络化方向转型升级,但传统的现场总线在伺服设备之间通存在讯传输速率低的问题,而实时性工业以太网EtherCAT总线技术具有低延迟、高同步性、网络拓扑结构等优势,这为伺服系统的智能化发展提供了保障。本课题在研究系统通信EtherCAT基础上,将其应用于伺服系统中,使用永磁同步电机作为切入点,设计EtherCAT从站并在主站上进行相关运动控制功能的研究。首先在被控对象上,考虑到伺服电机的速度扰动会直接影响运动控制的效果,设计了自抗扰控制器来作用于调速系统。接着对永磁同步电机的基本结构进行分析后,进行坐标变换建立了数学模型,然后对空间矢量技术进一步分析后选择直轴电流为零的矢量控制策略完成对电机的驱动;并将设计自抗扰控制器应用到矢量控制系统中的速度环,利用MATLAB/Simulink仿真建模对比传统的PID控制,验证了该控制策略在超调方面及抗干扰性能上拥有更佳的效果,为运动控制的稳定性提供了基础。其次,为保证主从站的实时准确性,对系统通信EtherCAT协议的时钟同步补偿算法进行了分析,进而确定伺服控制系统实现方案。在EtherCAT从站设计上,进行了以下工作:使用从站控制芯片ET1100和数字处理器TMS320F28335及其外围电路为主控电路核心设计了EtherCAT从站通讯电路;为实现伺服功能通信设计了CiA402运动控制协议程序;研究了EoE协议的报文和参数,对网卡驱动的相关程序进行开发设计并测试验证了可行性;对XML文件中进行了数据的添加与修改。在EtherCAT主站上,采用主站TwinCAT完成对关键变量的链接并进行以下研究:使用在任意状态下的加减速控制算法来满足S型轨迹规划的要求,并将其应用在外部位置设定值发生器;设计了电子凸轮表使得从轴可以根据所设置的关键点跟随主轴运动;从轴通过位置补偿实现了在规定的距离内完成补偿后与主轴保持同速运动;另外为更好地调控伺服系统控制逻辑和维护,通过TwinCAT PLC的可视化编程设计了HMI人机交互界面。最后,搭建实验平台并进行测试,验证伺服系统的通信性能和运动功能。使用Wireshark抓取到了EtherCAT报文、状态机转换到了OP状态,且实际的同步信号的发送周期时间与主站所设定的周期时间基本维持在一致,另外位置与速度的跟踪和相关运动控制都具备正确的速度及位置运行图。实验结果表明了EtherCAT主从站间建立了网络通信且具备时钟同步的实时性,并验证了所设计的伺服运动控制系统的有效性。