一、SERCOS通信协议在同步传动系统中的应用（论文文献综述）
程亮和[1]（2021）在《基于CANopen DS402协议的电机伺服系统开发》文中进行了进一步梳理CANopen DS402协议（以下简称DS402协议）是一款非常适合电机伺服系统领域应用的现场总线协议,尽管其早在上世纪90年代就已被提出,并由德国Ci A协会制定了有关国际标准,但是在目前国内电机伺服驱动系统中,现场总线仍以RS-485接口为主。导致这一现象的主要原因有两点:一是从协议本身来看,相较于简单的RS-485协议,DS402协议作为标准协议,其包含内容更为广泛全面,协议有严格的标准规范,开发呈现技术复杂、要求高、工作量大、周期长的特点;二是从系统角度来看,DS402现场总线与电机矢量控制系统作为两个相对既独立又相互作用的子系统,这种相互作用对各自系统性能影响的研究有待于加强。为便于研究,考虑到原有产品存在大量升级换代的需求以及为进一步集成化的开发提供技术基础,本课题在现有伺服驱动器的基础上采用加装DS402通信板卡的实现方案,对上述两个问题进行了重点的研究和实验验证,并得出了有效的结论。具体研究内容如下:首先,在研究永磁同步电机矢量控制算法的基础上,设计了MATLAB伺服电机矢量控制系统仿真模型,给出了伺服电机矢量控制系统的控制周期组成,为两个子系统间相互作用的影响研究奠定基础。其次,在对现有伺服驱动器的电路解析基础上,根据DS402协议的要求以及伺服驱动器的接口特点,设计并制作了以STM32F407为处理单元的DS402通信板卡硬件装置,为DS402协议栈的实现和相关控制实验提供硬件基础。再次,对DS402协议中的通信模型、对象字典、通信对象（SDO、PDO、NMT）和状态机等通信模块进行了详细的理论解析;在此之上参照DS402协议规范完成了DS402协议栈的软件开发,并将其成功应用于DS402通信板卡。最后,对DS402现场总线与电机矢量控制系统间相互作用的性能影响进行了研究并得出了结论,在单个同步PDO传输周期最短为边界条件时,报文传输时间148us,CPU对数据报文实时响应时间约7.5us,即在单个PWM开关周期中,CPU需要保证7.5us的剩余时间资源才能在极端条件下实时响应数据报文并完成伺服电机矢量控制系统的任务要求。
孙晓康[2]（2020）在《实时以太网POWERLINK在加速器控制系统中的应用研究》文中研究指明加速器控制系统一般是基于网络的分布式控制系统,遵循所谓的“标准模型”（Standard Models）,由三部分组成:the Operator Interface、Data Communication、the Front-end Computers。数据通信在加速器控制系统中起着纽带的作用。随着加速器规模的增大和复杂度的提高,对数据通信性能的要求越来越高,而实时性是影响控制系统的关键因素,开展这方面的应用研究具有非常重要的工程应用价值。Ethernet POWERLINK（简称POWERLINK）作为一种开源实时以太网技术已广泛应用于工业控制领域,特别是有高实时性需求的场合,例如高性能的同步运动控制应用,但是在加速器控制领域,与POWERLINK相关的研究和应用还很少。EPICS作为加速器控制领域中应用最广泛的开发平台,目前还未见与POWERLINK相关的应用与研究。本论文将POWERLINK实时以太网技术和EPICS结合起来,开展了一系列的应用研究工作。首先对POWERLINK通信协议进行了分析和性能测试。基于POWERLINK协议栈的开源实现版本openPOWERLINK,我们分别搭建了基于RT-Linux PC和FPGA软核的两套测试系统。采用网络分析仪netANALYZER和Wireshark软件抓取并分析了 POWERLINK数据帧,掌握了 POWERLINK协议的数据帧结构和通信机制,并测试了两套系统的通信周期。我们还根据测试系统的实测通信参数,发展了理论计算和仿真建模两种方法来估算POWERLINK系统的通信周期。其次设计了 EPICS环境下基于千兆POWERLINK的分布式IO系统。系统从站采用基于Zynq的控制器,主站是一台RT-Linux PC,PC上运行了 IOC应用程序和内核空间下的openPOWERLINK主站程序,基于进程间Socket通信开发了相应的EPICS设备驱动程序。我们搭建了 1个主站和10个从站组成的测试系统,测试系统的通信周期最快可到275μs,控制器本地响应时间约为400μs,系统全局响应时间为870μs。通过对系统测试结果的分析,发现从站的光耦延时和主站响应延时是影响系统性能的主要因素。针对这两点,我们设计了相应的改进方案,改进方案的主从站均采用Zynq控制器来实现,从站控制器的输入/输出接口电路采用ADuM1400高速数字隔离器。基于改进方案我们搭建了由1个主站和5个从站组成的测试系统,系统的通信周期最快可到50μs,从站的本地响应时间为5μs,系统全局响应时间为160μs,测试结果表明改进方案的实时性能明显得到了提升。根据改进方案的实测结果,我们进一步完善了理论计算和仿真建模方法,从而为POWERLINK的应用设计提供了依据。最后基于千兆POWERLINK设计了合肥先进光源设备保护系统（Hefei Ad-vanced Light Facility Equipment Protection System,HALF EPS）。HALF 是由国家同步辐射实验室提出的第四代基于衍射极限储存环的同步辐射光源,目前正在开展HALF预研工程建设。HALF EPS由注入器分总体EPS和储存环分总体EPS组成,各分总体EPS基于独立的千兆POWERLINK设计,联锁控制器采用Zynq控制器。我们对HALF EPS的联锁保护逻辑进行了描述,统计了联锁信号的数量。通过理论计算和仿真建模两种方法估算了注入器EPS的响应时间分别为802.100μs和798.184μs,储存环EPS的响应时间分别为1.643ms和1.634ms,均满足10ms响应时间的设计指标。最后基于Archive Appliance设计了 HALF EPS的历史数据存档与查询系统,基于Phoebus/Alarms设计了 HALF EPS报警系统。
吴超[3]（2020）在《某于FPGA的EtherCAT主从站设计与实现》文中研究指明近年来,随着工业自动化的发展,传统现场总线由于其带宽及吞吐量等限制,已经无法满足现代工业的要求。实时以太网以其成熟的特性已成为自动化领域中不可或缺的技术。EtherCAT（Ethernet control automation technology）作为实时工业以太网的代表,以其速率快、实时性好、拓扑灵活等特点在工业自动化领域得到广泛应用。然而目前国内EtherCAT主从站的实现还需要依赖国外专用芯片和技术,研发具有自主知识产权的控制器芯片对逐步摆脱国外产品、降低应用成本具有重要意义。在对EtherCAT协议深入研究的前提下,本文提出一种基于FPGA的EtherCAT主从站设计方案。该方案在不依赖于国外专用控制器芯片的前提下实现了一主多从的EtherCAT通信系统。针对EtherCAT主站与应用服务器通信中出现网络堵塞如何高效存储的问题,引入内存管理的方法。最后在上述工作的基础上设计了一种基于EtherCAT总线技术的烟雾报警系统。主要研究内容和创新工作包括:（1）在对现有研究成果充分调研的基础上,提出一种低成本且拥有自主知识产权的EtherCAT主从站设计方案,该设计方案使用FPGA芯片实现主站和从站的相关功能。首先对EtherCAT主站和EtherCAT从站模块的设计思路进行详细的阐述,然后通过硬件描述语言Verilog HDL实现EtherCAT主从站各个模块的功能。并在此基础上搭建了硬件平台对其各项性能进行验证,最后通过示波器测量了 EtherCAT主从站的实时性等性能指标。（2）针对EtherCAT主站与应用服务器高速通信中出现网络堵塞如何高效存储的问题,提出一种基于FPGA的工业物联网缓冲内存管理设计方案。以SDRAM为存储介质,采用FPGA作为主控制器将SDRAM内存分成索引区和数据区,在高速通信中出现网络堵塞将数据帧暂存本地时,实现通过读写索引来读写数据的目的。最后通过RTL仿真和硬件平台验证了该内存管理系统的功能符合设计预期。（3）在上述工作的基础上,提出一种基于EtherCAT总线技术的烟雾报警系统设计方案。该方案包括电流型烟雾检测传感器接入、网络传输控制系统、报警系统等模块。同时还提出一种FPGA芯片与ARM芯片的握手通信协议,解决了两者通信过程中的异步时钟域问题。首先对各个模块的设计思路进行详尽的介绍,最后搭建了测试平台测试了烟雾报警系统的准确性。该方案解决了基于无极性二线制数据总线的烟雾检测系统难以接入工业物联网,而针对工业物联网设计的烟雾检测传感器成本又相对较高的问题。
吴祥[4]（2020）在《网络环境下的轮廓跟踪控制算法研究》文中研究说明轮廓跟踪控制是制造业加工生产过程中常见的多轴运动控制任务,如焊接、喷涂、打磨、裁割、雕刻等等,轮廓加工精度是衡量生产质量的关键技术指标之一。目前,集中式或者点对点式的轮廓跟踪控制系统已经发展比较成熟,相关控制器产品往往采用“PC机+运动控制卡”架构,可以实现高精度轮廓跟踪控制。然而,此类运动控制器存在接线复杂、扩展性差、传输受限、互联性差等缺点,不能满足现代制造中的数据共享和智能制造要求。为解决上述问题,将以太网通信技术引入到多轴运动控制系统中成为主流发展方向。因此,研究网络环境下的轮廓跟踪控制问题具有很好的理论和实际意义。随着网络通信技术的快速发展和网络化运动控制器需求的日益旺盛,多种实时工业以太网协议应运而生,如EtherCAT、EtherNet/IP、EPA等,并被广泛应用于运动控制系统中。然而,基于工业以太网的运动控制系统需要额外的硬件支持,相关产品价格昂贵,一定程度上限制了其发展。相对而言,通用以太网具有更低的网络使用成本和更好的网络互联性,且随着网络传输速率的不断提高,使得将其应用于运动控制系统中成为了可能。此外,利用PC机的强大计算能力,无需额外硬件模块,可大大增加控制系统的通用性。因此,将PC作为控制器,研究探索基于通用以太网环境下的多轴运动控制问题具有一定的应用价值。然而,将以太网技术引入到运动控制系统中,带来了新的因素和问题,其中网络诱导时延就是主要问题之一,会导致多轴轮廓跟踪控制性能下降。同时,加工过程中执行器往往受到各种外部扰动的影响,采用网络连接方式将PC控制器与执行器直接构成控制闭环,时变非周期的扰动对系统重复加工精度的影响不可忽视。综上所述,本文主要研究基于通用以太网环境下的轮廓跟踪控制算法,针对一类具有重复性质的轮廓加工任务,考虑系统时变时延和外部扰动的影响,实现高精度轮廓跟踪控制。本文的主要研究内容和工作成果如下:（1）在充分考虑轮廓跟踪控制算法的研究需求基础上,构建了基于通用以太网的多轴轮廓跟踪控制系统实验平台。通过实验平台,可以便捷的进行各类轮廓跟踪控制算法的实验,从而充分验证算法的有效性和可行性。同时,建立了网络环境下的轮廓跟踪控制系统模型,将系统时变时延处理成时延引起的扰动（DID）,给出了其数学表达式,对系统时延和扰动进行了归一化处理,为后续的算法研究奠定了基础。所构建实验平台具有很好的通用性,可用于各类运动控制算法的实验验证。（2）针对一类简单轮廓轨迹,提出了一种基于自抗扰控制（ADRC）和迭代学习交叉耦合控制（ILCCC）的轮廓跟踪控制算法。采用ADRC对系统总和扰动（包含DID和外部扰动）进行估计补偿,消除其对系统的影响。基于系统的重复任务性质,设计了ILCCC轮廓误差补偿控制器,通过学习机制不断优化控制性能,进一步提高轮廓跟踪精度。本设计不基于系统模型信息,结构简单,可广泛用于简单轮廓轨迹的跟踪控制。（3）同时考虑到单轴和轮廓的跟踪控制性能,提出了一种基于迭代学习控制（ILC）、ESO和交叉耦合控制（CCC）的轮廓跟踪控制算法。采用ESO对系统总和扰动进行估计,并设计了基于ILC的控制律,在对扰动进行补偿的同时可以实现高精度单轴跟踪控制。随后,设计了基于迭代域模糊自整定的CCC轮廓误差补偿控制器,采用模糊控制策略自动调节CCC增益,避免在迭代初始阶段轮廓误差补偿控制器对单轴跟踪控制器的过度补偿,保证单轴跟踪控制性能。此算法保证了跟踪系统的稳定性,可用于网络环境下的各类轮廓高精度跟踪控制。（4）针对一类连续轮廓轨迹,考虑系统存在不匹配扰动的问题,提出了一种基于ILC、等价输入干扰（EID）和CCC的轮廓跟踪控制算法。首先,提出了一种改进的EID（IEID）控制方法,可有效抑制系统匹配和不匹配扰动的影响,并结合ILC实现高精度单轴跟踪控制。随后,采用CCC进一步提高轮廓跟踪控制性能。提出的IEID可有效提高扰动估计精度,且不引入其他约束,能广泛代替EID的应用。同时,基于ILC和IEID的控制算法可用于抑制系统周期/非周期、匹配/不匹配扰动,具有很好的算法移植性。论文通过仿真和实验验证了所提出算法的有效性和可行性。最后,对全文进行了总结,并展望了有待进一步研究的问题。
李备备[5]（2019）在《面向航空制造的总线式高档数控系统关键技术的研究》文中提出长期以来,由于国产高档数控系统的发展缓慢,无法在航空制造领域形成批量的配套应用,使得国内航空制造企业对国外数控系统依赖非常严重,处境也变得非常的被动。同时这也在航空企业内埋下了国防安全隐患,直接影响到生产机密和安全性。高档数控系统的自主安全是保证国防安全和高端装备产业链安全的“卡脖子”短板瓶颈要素。在中美贸易战和“中兴事件”大背景下,包括航空制造业在内的高端制造业基础性的高档数控系统的自主可控、安全可靠就显得尤为重要。国家在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》以及《中国制造2025》均将发展具有自主知识产权的高档数控系统作为重要的研究目标之一,同时“高档数控机床与基础装备制造”国家科技重大专项也将高档数控系统列为数控装置任务中的重要内容。本文在分析国内外先进高档数控系统发展现状和趋势的基础之上,针对航空制造领域对高档数控系统的要求,开展面向航空制造的高档数控系统关键技术的研究,研究具有自主知识产权的国产高档数控系统相关技术解决方案,并将其整合到蓝天数控系统中,使其功能和性能满足国内航空制造领域对高档数控系统的加工需求。围绕上述问题,本论文开展的创新性工作如下:1.开放式数控系统体系结构的设计与实现。开放式数控系统的开放性主要表现为数控系统软件的开放性和硬件实施平台的开放性。在软件开放性中最重要的是数控系统的开放式体系结构,而组件技术在支持软件模块之间的互操作,同时保证实时性和开放性方面有天然的优势。在硬件实施平台的开放性中最重要的是数控系统与伺服驱动器之间所采用模拟量或是总线的通信方式。显然,新兴的实时以太网总线是一种完全改变数控系统运动控制器和驱动结构的有效方法。本研究将实时以太网总线技术与组件技术结合在一起,利用组件模型开发基于实时以太网总线的开放式数控系统架构,这样可以充分发挥两者各自的优势,分别在软硬件层面提升数控系统的开放性。2.开放式数控系统中EtherCAT主站的设计与实现。在使用传统现场总线的数控系统中,位置环闭合在运动控制器中,运动控制器向伺服驱动器输出表示速度的控制指令,伺服驱动器接收到这个输入后,通过内部的速度环和扭矩环将最终的控制电流发送给电机,同时编码器将位置信息反馈给伺服驱动器和运动控制器。这种通信过程通常是单向的,即从控制器到驱动器。在基于实时以太网总线的系统中,伺服驱动器将所有伺服控制回路闭合在自己内部,因此运动控制器和总线驱动器之间的通信变成了双向的。因此,使用实时以太网总线可以对数控系统的体系结构进行根本性的改变。有了这个体系结构,可以在保持运动控制器的控制质量和性能的前提下,将运动控制器与总线驱动器分离。并将运动控制器和驱动器合并到统一的接口上,以满足开放式体系结构的开放性和互操作性。本研究采用EtherCAT作为开放式数控系统与伺服驱动器之间的通信网络,并采用有限状态机对EtherCAT主站进行设计,解决了多个实例对EtherCAT访问时由于需要忙等而产生巨大时间开销的问题。最后通过实验测试验证了该主站的高效性和实时性。3.开放式数控系统中EtherCAT主从站同步方法的研究。在开放式数控系统中,通常会选用简单高效的线形拓扑结构作为其控制网络,EtherCAT主站集成在数控系统中,可代表网络上的主站节点,而从站则由控制各轴运动的伺服驱动器实现,代表网络上的从站节点。这样一来数控系统对各轴的运动控制则可转换为EtherCAT网络上主站对从站的控制。一方面为保证各轴之间的同步性,则要求EtherCAT网络上各从站之间的执行动作保持同步;另一方面为保证数控系统与各轴之间同步性,则要求EtherCAT网络上主从站之间的执行动作保持同步。本研究采用分布时钟机制解决从站之间执行动作的同步,同时提出了一种EtherCAT主从站本地应用的同步方法来解决数控系统与各轴之间的同步。该方法可以有效地避免因主从站本地应用不同步造成的数据的丢失问题。最后通过测试实验验证了EtherCAT主从站本地应用同步方法的高效性和适应性。4.开放式数控系统中四电机驱动同步及消隙控制策略研究。本研究以四电机驱动齿轮齿条传动的龙门移动平台为研究对象,提出了一种基于开放式数控系统的龙门平台的同步及消隙控制策略,该策略以基于实时以太网总线的开放式数控系统作为主要执行平台,并以实时以太网总线作为数据交换的载体。通过双轴交叉耦合同步控制方法同时对两个轴的位置进行调节,达到快速双轴快速同步的目的。与此同时,通过齿轮齿条传动控制方法使得两台电机输出相同的扭矩,再通过给两台电机施加偏置电流,使其在电机中产生偏置力矩,达到消除齿隙的目的。此外,为提高开放式数控系统的控制频率与精度,本文将数控系统中的插补运算分离为粗插补和精插补两个过程,粗插补运算的插补周期仍保持原有周期不变,而精插补周期则匹配伺服控制器的最小控制周期。‘S’试件的加工测试结果表明,所提出的控制策略可使得龙门移动平台两端保持良好的位置同步。
江磊[6]（2019）在《基于EtherCAT通信协议的六轴机器人控制系统设计》文中认为近年来“德国工业4.0”、“中国制造2025”等概念的不断提出,表明了先进的制造技术已成为了各国制造业竞争的关键因素。工业机器人作为自动化、精密化、智能化的设备在提高制造业生产力方面有着重要的战略地位。其中六轴工业机器人比传统的三轴和四轴机器人有着更高的运动灵活性。六轴工业机器人主要包含控制系统、机器人本体和驱动系统三个部分。本文从控制系统方面确立研究目标,工作内容包括:（1）研究了一种可靠性好、抗干扰性强的实时工业以太网技术—EtherCAT。分析了EtherCAT的通信协议,通过TwinCAT搭建了主站和从站,完成对六轴工业机器人的控制。（2）根据D-H建模理论得到六轴工业机器人的模型,分析了六轴工业机器人的正运动学和逆运动学,并推导出逆运动学的解析解。通过雅可比矩阵的不可逆,推导出六轴工业机器人的奇异位,划分了关节属性,根据关节属性选取逆运动学多重解中的一组并通过Matlab平台进行仿真验证。（3）在之前章节的基础上,研究了六轴工业机器人的轨迹规划。分析了关节空间中的速度约束和加速度约束的插值算法,采用启发函数的方法解决中间点速度、加速度的指定问题。分析了笛卡尔空间中的直线插补和圆弧插补,将圆弧插补与起终点定的优劣弧联系起来,简化了判断的条件。（4）为六轴工业机器人设计了PI+重力补偿的控制器。利用Mathematic平台,通过拉格朗日方程推导出各个关节的重力矩的解析式,仿真出重力矩的变化范围。并且通过对瞬时电流的积分来估算电机的热能,对控制器的输出进行了饱和限制,旨在确保电机的温度不会过高而烧毁。（5）结合前面章节的研究内容,为机器人设计了控制系统软件,采用了模块化的思想将任务分为运动控制模块和Visualization模块。介绍了整体的控制架构,控制功能任务分配,各模块的实现方法,并且通过实例来进行验证。
孙跃志[7]（2019）在《电子油门踏板全自动生产线关键工作站及数字孪生驱动的装配系统研究》文中进行了进一步梳理本文以TBQ-72A型号电子油门踏板为研究对象,根据生产线自动化、信息化和智能化的建设要求,将数字孪生技术应用于生产装配过程中,研究并开发了数字孪生驱动的装配系统。该装配系统主要包括三个部分:基于感知特征的全自动生产线、基于映射特征的数据资源中心和基于数字孪生模型的管控平台。本文的主要研究内容如下:（1）首先,根据生产线的建设要求,结合数字孪生技术研究与应用的分析,提出了数字孪生驱动的装配系统总体框架。然后,将该框架划分为全自动生产线、数据资源中心和管控平台,并对各部分进行了总体设计。最后,研究了该系统开发过程中涉及的关键技术,即基于传感网的数据采集技术、基于PROFINET的数据实时映射技术和数字孪生建模技术。（2）结合全自动生产线关键工作站的装配工艺流程,针对电子油门踏板的结构特点和装配过程中的难点,详细设计了关键工作站的执行机构。根据装配过程的信息感知需求分析,详细设计了分布式传感网的传感器节点和智能节点,并从硬件和控制方案两个方面,详细设计了关键工作站的运动控制系统。（3）根据装配系统对数据的实时性要求,将数据资源中心划分为实时数据映射模块和非实时数据组织管理模块。从通信协议模型、通信帧结构以及通信帧转发方式三个方面,分析了基于PROFINET协议数据映射过程的实时性。在此基础上,建立了生产线和管控平台之间的实时映射通道,重点研究了装配运动数据的实时映射机制。（4）基于管控平台对数字孪生模型的功能需求,提出了三维数字孪生模型,其描述了生产线的几何、行为和规则特征。然后详细研究了基于OIA的几何模型、引擎网络的行为模型和RBF神经网络规则模型的建模原理和流程,并通过数字孪生模型、生产线和数据资源中心的融合,实现了装配过程实时可视化监控和仿真优化。在此基础上,设计了管控平台各功能模块的开发流程。（5）首先从执行机构、传感网及运动控制系统三个方面,介绍了全自动生产线关键工作站的实现。最后,通过配置数据资源中心和管控平台的开发运行环境,并根据功能测试方法,验证了管控平台的各功能模块。
董耀龙[8]（2019）在《基于EtherCAT钢坯快速标识设备运动控制系统的研究》文中进行了进一步梳理为响应工业4.0和中国制造2025,国内的标识产业对标识设备的自动化程度要求越来越高,尤其是在运动控制方面,要求设备既能快速标识完成,字符辨识度又要高,同时设备还需要运行稳定。对于这样的要求,对传统的PLC来说有很大的挑战,不仅要求PLC能快速传达运动指令,并且在传递的过程中,通讯能力也会有一定要求。而工业中传统的现场总线有很多不足的地方,在当前众多新兴的工业实时以太网中,EtherCAT的发展最为迅速,它是由德国BECKHOFF公司研发推出的,它的特点是实时性好、拓扑灵活,安全性和可靠性高,并且最多可以支持65535个设备,拥有开放的网络,对于标识中多轴的控制更加便捷方便了。本文中以EtherCAT为基础,为标识设备存在标识速度慢、通讯困难的难题,提供了很好的解决办法,本文中主要研究分为以下几个方面:1.首先介绍研发本套标识设备的背景与意义,对国内外标识设备的发展与前景进行详细分析,简要叙述工业以太网的新起之秀—EtherCAT从研发推出至现在的发展历程,并进一步总结运动控制的发展过程与趋势。2.系统地分析EtherCAT运动控制技术,从EtherCAT协议原理、EtherCAT主站单元、EtherCA从站单元、通信模式和EtherCAT如何使从站产生同步信号,以及EtherCAT的诊断,在许多方面上EtherCAT优势突出,尤其是在运动控制技术上的快速性和实时性,为本课题快速标识研究提供了可能。3.系统地阐述基于EtherCAT的伺服系统,从伺服内部的对象字典和运行模式介绍COE型伺服,根据本课题中实际机械结构传动方式,对伺服电机进行选型计算,在TwinCAT控制伺服过程中,一些重要参数需要计算与设置,并通过TwinCAT NC挖掘出伺服内部的一些重要参数,并呈现出来。4.运动控制部分主要是通过电子凸轮来完成的,目的就是为了在热钢坯上完成快速标识,详细介绍电子凸轮表的建立方式,以及在字符点数上是如何选择进行分析与比较,并通过TwinCAT中特有的凸轮设计工具对最优点数下字符再次进行优化与设计,最大程度上缓解冲击,然后又通过程序进行优化,通过Matlab将TwinCAT Scope View中监控的加速度曲线求导,与优化前的冲击曲线进行比较,最后得到比较理想的标识速度与标识效果。该系统是针对现场应用项目开发的,通过综合调试,满足钢厂标识的技术要求。
王凯[9]（2017）在《面向工业实时以太网协议SercosⅢ的分析研究》文中研究指明作为新型的工业通讯网络技术,工业实时以太网在工业自动化领域的应用越来越广泛,在分析了工业实时以太网的研究现状后,本文选择了在高速运动控制领域占据着重要的地位SercosⅢ作为研究对象,设计实现了仿真软件和报文捕捉分析软件。首先,分析研究了SercosⅢ协议的通讯原理,在此基础上设计了SercosⅢ网络仿真系统,实现了网络配置、服务通道、实时数据传输、通讯初始化、错误处理、通讯参数处理、通讯计时等功能,可以模拟不同网络负荷条件下SercosⅢ网络系统的行为,并输出重要的性能参数。其次,介绍了IEC 61784-2中定义的实时以太网性能指标,并利用仿真软件在不同的网络负荷和拓扑类型中分析了最小周期时间、实时传输网络吞吐量以及非实时传输网络带宽三个性能指标。最后,在仿真软件的基础之上设计开发了SercosⅢ专用的报文捕捉与分析软件,选用基于.Net平台的SharpPcap开发框架实现报文的捕捉,编写了数据包解析处理算法,对捕获到的数据进行处理分析,实现对SercosⅢ网络系统的监听、错误诊断、性能统计分析和应用层数据的分析,并搭建了一套SercosⅢ通讯网络系统验证了报文捕捉与分析软件的功能,结果表明本文设计的报文捕捉与分析软件可以完整到捕捉到SercosⅢ报文,并能进行正确的解析和分析。
王博辉[10]（2016）在《受限信息模式下多智能体系统协调控制研究》文中提出多智能体系统是对自然界和工程应用中许多大规模系统,像生物神经网络系统,互联网,电力网络系统,传感器网络等进行建模的控制算法。在这些系统中,智能体根据设计的信息交换规则,以协调的方式达到群体的决策目标。随着现代控制系统中控制信息量的急剧增多和控制信号通过通信网络进行传输,多智能体系统不可避免的受到模型不确定、网络环境不稳定、执行器非健康状态、执行器能力有限等因素的影响,这些限制性因素给多智能体系统协调控制器的设计及应用带来了很大挑战。因此,受限信息模式多智能体系统协调控制协议设计是大规模复杂系统研究及应用的关键课题。根据多智能体系统的期望或者设定值是由共同智能体决策还是由部分智能体决策,我们将协调控制协议分为追踪协调控制和调节协调控制。本文针对追踪协调控制和调节协调控制在受限信息模式下的协议设计进行研究,主要研究工作和创新点包括:1).针对多智能体系统通信协议受限问题,提出了一类牵制联合信息一致性追踪协调控制协议。首先,研究了权重有向网络的权重平均一致性协议来获得多智能体系统的共同决策值。然后,设计了联合信息一致性协议,实现静态和动态权重有向网络多智能体系统的权重决策在期望目标下的干预。最后,提出了有限控制Lyapunov控制器的设计方法和高效联合信息一致性协议,对实现趋同目标干预的控制增益量进行有效计算,实现了通信协议受限下的一致性追踪协调控制。2).针对多智能体系统通信资源受限问题,提出了动态交互联合连通拓扑和事件触发机制下的一致性追踪协调控制协议。首先,针对进化系统中智能体的不同角色,引入了镜像节点的概念,给出了三层网络框架的判断准则。通过组合不同层节点的状态信息,设计了线性和非线性收敛速度有界的主从式一致性协议。其次,提出了可以弱化现有方法中控制增益和局部输入必须连续的事件触发一致性协议,实现了通信资源约束下的一致性追踪协调控制。3).针对多智能体系统执行器健康状态受限问题,提出了分布式间歇通信拓扑和动态故障容错机制下的一致性追踪协调控制协议。首先,针对执行器存在偶尔失效和通信资源约束等问题,提出了一个新的自适应分布式间歇通信框架。通过引入执行器故障补偿策略,设计了一个组合不同自适应反馈控制器的鲁棒自适应一致性追踪协议。其次,考虑多智能体不确定系统在有向通信拓扑下的时变故障参数和根据动态故障参数更新协调控制律的问题,实现了执行器非健康状态下的一致性追踪协调控制。4).针对异质动态网络多智能体系统执行器能力受限问题,提出了显式同步和鲁棒自适应显式同步的调节协调控制协议。首先,针对三层网络结构异质动态多智能体系统,提出了显式同步算法。通过构造三层节点模型,显式同步协议基于不同层节点的状态被设计。同时,将该结果推广到切换拓扑频繁但不经常强连通的情形。其次,提出依赖较少控制参数和可以获得异质动态网络和虚拟领导者间完全同步的显式自适应同步协议,实现了执行器能力受限下的同步调节协调控制。
二、SERCOS通信协议在同步传动系统中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SERCOS通信协议在同步传动系统中的应用（论文提纲范文）
（1）基于CANopen DS402协议的电机伺服系统开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 交流伺服技术发展及现状 |
| 1.3 现场总线技术发展及现状 |
| 1.3.1 伺服现场总线概述 |
| 1.3.2 伺服现场总线的比较与选择 |
| 1.3.3 课题研究目的和意义 |
| 1.4 课题研究内容及论文安排 |
| 第二章 伺服电机矢量控制系统基本特性 |
| 2.1 伺服电机矢量控制系统控制流程 |
| 2.2 永磁同步电机数学建模 |
| 2.2.1 三相永磁同步电机基本数学模型 |
| 2.2.2 坐标变换 |
| 2.2.3 同步坐标系下的数学模型 |
| 2.3 矢量控制SVPWM算法原理 |
| 2.3.1 三相电量的空间矢量表示 |
| 2.3.2 矢量控制SVPWM算法实现 |
| 2.4 矢量控制系统数字化仿真模型设计 |
| 2.4.1 矢量控制系统仿真模型搭建 |
| 2.4.2 控制周期的时间资源组成分析 |
| 2.4.3 仿真结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 伺服驱动器硬件解析及DS402通信板卡硬件设计 |
| 3.1 加装高端总线接口的电机伺服系统模块架构 |
| 3.2 伺服驱动器硬件关键模块电路设计 |
| 3.2.1 伺服控制板主要模块电路设计 |
| 3.2.2 伺服驱动板主要模块电路设计 |
| 3.3 DS402通信板卡硬件电路设计 |
| 3.3.1 DS402通信板卡最小系统电路设计 |
| 3.3.2 CANopen通信接口电路设计 |
| 3.3.3 串口通信接口电路设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CANopen DS402协议解析及DS402通信板卡的软件开发 |
| 4.1 CANopen通信协议解析 |
| 4.1.1 CANopen设备模型 |
| 4.1.2 CANopen标识符分配 |
| 4.1.3 CANopen通信模型 |
| 4.2 CANopen通信对象原理解析 |
| 4.2.1 网络管理对象(NMT)解析 |
| 4.2.2 服务数据对象(SDO)解析 |
| 4.2.3 过程数据对象(PDO)解析 |
| 4.2.4 特殊功能对象解析 |
| 4.2.5 对象字典解析 |
| 4.3 CANopen DS402协议解析 |
| 4.3.1 运行模式定义 |
| 4.3.2 DS402状态机 |
| 4.4 DS402通信板卡的软件开发 |
| 4.4.1 CANopen通信接口程序设计 |
| 4.4.2 CANopen对象字典程序设计 |
| 4.4.3 DS402状态机程序设计 |
| 4.4.4 应用程序设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 DS402现场总线与电机矢量控制系统间相互作用的影响研究 |
| 5.1 电机伺服系统实验平台搭建 |
| 5.2 CANopen标准通信功能实验 |
| 5.2.1 位置模式测试 |
| 5.2.2 速度模式测试 |
| 5.2.3 回零模式测试 |
| 5.3 插卡式伺服系统的空载和加载实验 |
| 5.3.1 空载实验 |
| 5.3.2 加载实验 |
| 5.4 DS402现场总线与矢量控制系统间相互作用的影响研究 |
| 5.4.1 实时数据报文解析过程 |
| 5.4.2 实时数据报文解析时间影响分析 |
| 5.4.3 实时数据报文解析时间实验 |
| 5.4.4 实时数据报文解析对控制周期的影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）实时以太网POWERLINK在加速器控制系统中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 加速器控制系统简介 |
| 1.1.2 实时性分类和实时以太网 |
| 1.1.3 加速器控制系统中的实时性需求 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于POWERLINK的ALBA设备保护系统 |
| 1.2.2 CERN在辐射区域关于POWERLINK的应用研究 |
| 1.2.3 上海光源的光束线前端真空泄漏快保护系统 |
| 1.3 论文工作的主要内容及创新点 |
| 第2章 POWERLINK通信协议研究 |
| 2.1 POWERLINK协议介绍 |
| 2.1.1 POWERLINK协议的基本特性 |
| 2.1.2 POWERLINK协议的网络模型 |
| 2.2 POWERLINK协议的实现 |
| 2.2.1 基于Linux系统实现POWERLINK协议 |
| 2.2.2 基于FPGA实现POWERLINK协议 |
| 2.2.3 测试小结 |
| 2.3 POWERLINK通信周期的理论计算 |
| 2.4 POWERLINK通信协议的仿真建模 |
| 2.4.1 OMNeT++仿真器 |
| 2.4.2 POWERLINK通信节点建模 |
| 第3章 EPICS环境下基于POWERLINK的分布式IO系统 |
| 3.1 主站PC方案的系统设计与开发 |
| 3.1.1 系统架构设计 |
| 3.1.2 主站程序的开发 |
| 3.1.3 从站控制器的设计与开发 |
| 3.1.4 测试系统搭建 |
| 3.1.5 系统性能测试与分析 |
| 3.2 全站FPGA方案的系统设计与开发 |
| 3.2.1 系统架构设计 |
| 3.2.2 从站控制器的设计与开发 |
| 3.2.3 EPICS设备驱动程序的开发 |
| 3.2.4 测试系统搭建 |
| 3.2.5 系统性能测试与分析 |
| 3.3 全站FPGA方案通信周期的理论计算 |
| 3.4 全站FPGA方案的仿真建模 |
| 第4章 HALF设备保护系统的设计 |
| 4.1 HALF预研工程 |
| 4.2 加速器中的设备保护系统 |
| 4.2.1 设备保护系统的任务 |
| 4.2.2 国内外加速器的机器保护系统调研 |
| 4.3 HALF设备保护系统设计 |
| 4.3.1 HALF设备保护系统任务 |
| 4.3.2 HALF设备保护系统设计原则 |
| 4.3.3 HALF设备保护系统运行模式 |
| 4.3.4 HALF设备保护系统总体结构 |
| 4.3.5 联锁输入信号的预处理 |
| 4.4 注入器EPS设计 |
| 4.4.1 电子枪联锁系统 |
| 4.4.2 真空联锁系统 |
| 4.4.3 冷却水联锁系统 |
| 4.4.4 注入器分总体EPS联锁信号总结 |
| 4.4.5 注入器设备保护系统实时性能评估 |
| 4.5 储存环分总体EPS设计 |
| 4.5.1 真空联锁系统 |
| 4.5.2 冷却水联锁系统 |
| 4.5.3 真空部件温度联锁系统 |
| 4.5.4 高频联锁系统 |
| 4.5.5 注入联锁系统 |
| 4.5.6 储存环分总体EPS联锁信号总结 |
| 4.5.7 储存环设备保护系统实时性能评估 |
| 4.6 HALF设备保护系统的信息报警 |
| 4.7 HALF设备保护系统的历史数据存档与查询 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（3）某于FPGA的EtherCAT主从站设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 实时以太网研究现状 |
| 1.2.2 EtherCAT研究现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.4 本文研究内容安排 |
| 第二章 EtherCAT协议及相关理论研究 |
| 2.1 EtherCAT技术概述 |
| 2.2 EtherCAT物理层 |
| 2.3 EtherCAT数据链路层 |
| 2.3.1 EtherCAT数据帧 |
| 2.3.2 EtherCAT模式 |
| 2.3.3 EtherCAT段内寻址 |
| 2.3.4 通信命令 |
| 2.3.5 通信模式 |
| 2.3.6 EtherCAT内存管理单元(FMMU) |
| 2.3.7 同步管理器 |
| 2.3.8 分布时钟 |
| 2.4 EtherCAT应用层 |
| 2.4.1 EtherCAT状态机 |
| 2.4.2 EtherCAT应用层协议 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于FPGA的EtherCAT主从站设计 |
| 3.1 EtherCAT主从站设计概述 |
| 3.2 EtherCAT初始化设计 |
| 3.2.1 获取网络拓扑结构 |
| 3.2.2 确定从节点数目 |
| 3.2.3 参数设置和获取 |
| 3.3 EtherCAT主从站实现 |
| 3.3.1 基于FPGA的EtherCAT从站实现 |
| 3.3.2 基于FPGA的EtherCAT主站实现 |
| 3.3.3 千兆以太网控制器设计 |
| 3.4 硬件实验平台设计 |
| 3.4.1 百兆以太网收发器电路 |
| 3.4.2 千兆以太网收发器电路 |
| 3.4.3 EEPROM电路 |
| 3.4.4 FLASH存储器电路 |
| 3.4.5 FPGA芯片接口电路 |
| 3.5 仿真测试与实验平台验证 |
| 3.6 实时性分析 |
| 3.7 本章小节 |
| 第四章 EtherCAT主站中缓冲内存管理设计与实现 |
| 4.1 SDRAM基本概念 |
| 4.2 SDRAM操作命令 |
| 4.3 内存管理系统的总体框架 |
| 4.4 SDRAM控制器模块设计 |
| 4.4.1 SDRAM控制器初始化设计 |
| 4.4.2 SDRAM状态机设计 |
| 4.4.3 SDRAM操作任务设计 |
| 4.4.4 SDRAM控制器模块的时序参数 |
| 4.5 SDRAM内存管理的设计 |
| 4.5.1 数据处理模块 |
| 4.5.2 读写索引模块 |
| 4.5.3 读写数据模块 |
| 4.5.4 地址控制模块 |
| 4.5.5 高速异步FIFO的使用 |
| 4.6 以太网发送和接收模块设计 |
| 4.7 仿真测试与实验平台验证 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 基于EtherCAT高速数据总线的烟雾报警系统设计 |
| 5.1 基于EtherCAT烟雾报警系统设计背景 |
| 5.2 基于EtherCAT烟雾报警系统架构 |
| 5.2.1 电流型烟雾检测传感器接入设计 |
| 5.2.2 网络传输控制系统设计 |
| 5.2.3 报警系统设计 |
| 5.3 FPGA与ARM通信协议设计 |
| 5.4 硬件平台 |
| 5.5 系统测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 存在的不足和今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）网络环境下的轮廓跟踪控制算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明和缩写 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 网络化控制系统研究现状 |
| 1.3 轮廓跟踪控制研究现状 |
| 1.4 扰动抑制方法研究现状 |
| 1.5 课题来源与论文研究内容 |
| 1.5.1 课题来源 |
| 1.5.2 论文研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 网络环境下的轮廓跟踪控制系统实验平台构建 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 轮廓跟踪控制系统实验平台方案设计 |
| 2.3 轮廓跟踪控制系统实验平台构建 |
| 2.3.1 实验平台构建 |
| 2.3.2 系统时延测量 |
| 2.4 轮廓跟踪控制系统的建模 |
| 2.4.1 本地系统模型辨识 |
| 2.4.2 网络环境下的系统建模 |
| 2.5 轮廓跟踪控制任务 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于ADRC和 ILCCC的轮廓跟踪控制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单轴自抗扰跟踪控制 |
| 3.2.1 自抗扰控制基本结构 |
| 3.2.2 单轴自抗扰跟踪控制器设计 |
| 3.3 轮廓跟踪迭代学习交叉耦合控制 |
| 3.3.1 迭代学习控制基本结构 |
| 3.3.2 轮廓跟踪迭代学习交叉耦合控制器设计 |
| 3.4仿真与实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于ILC和 ESO的交叉耦合轮廓跟踪控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于ESO的单轴迭代学习跟踪控制 |
| 4.2.1 单轴跟踪控制器设计 |
| 4.2.2 单轴控制器稳定性分析 |
| 4.3 迭代域模糊自整定的交叉耦合轮廓跟踪控制 |
| 4.3.1 轮廓跟踪控制器设计 |
| 4.3.2 轮廓跟踪控制器稳定性分析 |
| 4.4仿真与实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于ILC和 IEID的交叉耦合轮廓跟踪控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 IEID控制方法 |
| 5.2.1 EID控制方法的基本思想 |
| 5.2.2 基于相位超前补偿的IEID控制 |
| 5.3 基于IEID的单轴迭代学习跟踪控制 |
| 5.3.1 单轴跟踪控制器设计 |
| 5.3.2 单轴跟踪控制器稳定性分析 |
| 5.4 基于IEID的轮廓跟踪控制 |
| 5.4.1 轮廓跟踪控制器设计 |
| 5.4.2 轮廓跟踪控制器稳定性分析 |
| 5.5仿真与实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目及获奖情况 |
| 4 发明专利 |
| 学位论文数据集 |
（5）面向航空制造的总线式高档数控系统关键技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的背景和意义 |
| 1.2 开放式数控系统的现状及发展趋势 |
| 1.2.1 开放式体系结构的定义 |
| 1.2.2 开放式数控系统的研究现状 |
| 1.2.3 开放式数控系统的发展趋势 |
| 1.3 现场总线的现状及发展趋势 |
| 1.3.1 现场总线 |
| 1.3.2 以太网技术 |
| 1.3.3 实时以太网技术 |
| 1.3.4 现有实时以太网的标准 |
| 1.3.5 问题的提出 |
| 1.4 论文结构与研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 开放式数控系统体系结构的设计与实现 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.1.1 问题的提出 |
| 2.1.2 相关研究方法 |
| 2.2 开放式数控系统结构设计 |
| 2.2.1 系统模型 |
| 2.2.2 结构设计 |
| 2.3 数控装置结构设计 |
| 2.3.1 装置模型 |
| 2.3.2 结构设计 |
| 2.4 功能组件设计 |
| 2.4.1 组件模型 |
| 2.4.2 数控功能组件 |
| 2.5 系统实现 |
| 2.5.1 总线参数配置 |
| 2.5.2 组件间的通信接口 |
| 2.5.3 组件间的线程同步 |
| 2.6 测试与分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 开放式数控系统中EtherCAT主站的设计与实现 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.1.1 问题的提出 |
| 3.1.2 相关研究方法 |
| 3.2 EtherCAT实时以太网 |
| 3.2.1 EtherCAT网络拓扑结构 |
| 3.2.2 EtherCAT协议 |
| 3.3 基于有限状态机EtherCAT主站设计 |
| 3.3.1 有限状态机 |
| 3.3.2 EtherCAT状态机 |
| 3.4 EtherCAT主站实现 |
| 3.5 测试与分析 |
| 3.5.1 不加系统负载 |
| 3.5.2 加入系统负载 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 开放式数控系统中EtherCAT主从站同步方法的研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 问题的提出 |
| 4.1.2 相关研究方法 |
| 4.2 分布时钟机制 |
| 4.2.1 传输延时补偿 |
| 4.2.2 时钟偏差补偿 |
| 4.2.4 时钟漂移补偿 |
| 4.3 从站本地应用的同步模式 |
| 4.4 时钟模型 |
| 4.5 主从本地应用同步方法 |
| 4.5.1 中断偏移时间计算 |
| 4.5.2 同步信号初始化 |
| 4.5.3 周期剩余时间的计算与补偿 |
| 4.6 实验测试与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 开放式数控系统中四电机驱动同步及消隙控制策略 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.1.1 问题的提出 |
| 5.1.2 相关研究方法 |
| 5.2 四电机驱动龙门移动平台结构 |
| 5.3 同步及消隙控制策略 |
| 5.3.1 插补运算分离 |
| 5.3.2 双轴同步控制 |
| 5.3.3 双电机驱动消隙控制 |
| 5.4 测试与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结束语 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）基于EtherCAT通信协议的六轴机器人控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 EtherCAT通信总线介绍与使用 |
| 2.1 总线技术介绍 |
| 2.2 EtherCAT通信协议介绍 |
| 2.3 EtherCAT通信实例 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 机器人运动学基础与建模 |
| 3.1 机器人的位姿描述 |
| 3.2 机器人运动学模型建立 |
| 3.3 正运动学分析 |
| 3.4 逆运动学分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 机器人轨迹规划与仿真 |
| 4.1 轨迹规划问题描述 |
| 4.2 关节空间规划 |
| 4.3 笛卡尔空间轨迹规划 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 机器人关节控制器设计 |
| 5.1 动力学方程 |
| 5.2 重力项补偿 |
| 5.3 电机过热保护 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 控制系统软件设计 |
| 6.1 控制系统软件平台 |
| 6.2 运动控制模块 |
| 6.3 Visualization模块 |
| 6.4 实验验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士在读期间所获得的成果 |
（7）电子油门踏板全自动生产线关键工作站及数字孪生驱动的装配系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及课题来源 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 课题来源和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 自动化生产线的研究与发展 |
| 1.2.2 数字孪生的研究与发展 |
| 1.3 主要研究内容及论文组织结构 |
| 第二章 生产线关键工作站及数字孪生驱动的装配系统总体设计 |
| 2.1 数字孪生驱动的装配系统框架设计 |
| 2.2 基于感知特征的全自动生产线关键工作站总体设计 |
| 2.2.1 执行机构 |
| 2.2.2 分布式传感网 |
| 2.2.3 分布式运动控制系统 |
| 2.3 基于映射特征的数据资源中心总体设计 |
| 2.4 基于数字孪生模型的管控平台总体设计 |
| 2.4.1 管控平台的需求分析 |
| 2.4.2 管控平台的总体架构设计及功能划分 |
| 2.5 数字孪生驱动的装配系统关键技术分析 |
| 2.5.1 基于传感网的数据采集技术 |
| 2.5.2 基于PROFINET协议的数据实时映射技术 |
| 2.5.3 数字孪生建模技术 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于感知特征的全自动生产线关键工作站设计 |
| 3.1 执行机构设计 |
| 3.1.1 磁环磁片装配工作站的执行机构设计 |
| 3.1.2 弹簧装配工作站的执行机构设计 |
| 3.2 分布式传感网设计 |
| 3.2.1 装配过程的信息感知需求分析 |
| 3.2.2 传感器节点设计 |
| 3.2.3 智能节点设计 |
| 3.3 运动控制系统设计 |
| 3.3.1 硬件设计及选型 |
| 3.3.2 运动控制方案设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于映射特征的数据资源中心设计 |
| 4.1 装配过程数据分析 |
| 4.2 实时数据映射模块研究 |
| 4.2.1 基于PROFINET协议数据映射的实时性分析 |
| 4.2.2 装配运动数据的实时映射机制研究 |
| 4.3 非实时数据组织管理模块设计 |
| 4.3.1 产品性能检测数据的提取方法设计 |
| 4.3.2 产品性能和装配质量检测数据的关联与存储 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于数字孪生模型的管控平台研究与开发 |
| 5.1 生产线三维数字孪生模型研究 |
| 5.1.1 基于OIA的几何模型 |
| 5.1.2 基于引擎网络的行为模型 |
| 5.1.3 基于RBF神经网络的规则模型 |
| 5.1.4 数字孪生模型融合 |
| 5.2 基于数字孪生模型的管控平台开发 |
| 5.2.1 基础资源管理模块 |
| 5.2.2 实时可视化监控模块 |
| 5.2.3 仿真优化模块 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 生产线关键工作站及管控平台的实现 |
| 6.1 全自动生产线关键工作站的实现 |
| 6.1.1 执行机构实物 |
| 6.1.2 传感网及分布式I/O节点布局 |
| 6.1.3 运动控制系统实现 |
| 6.2 基于数字孪生模型的管控平台实现 |
| 6.2.1 平台的开发和运行环境 |
| 6.2.2 平台界面布局 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（8）基于EtherCAT钢坯快速标识设备运动控制系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 前言 |
| 1.1 课题的研究背景与意义 |
| 1.2 快速标识设备的现状分析与发展前景 |
| 1.2.1 钢坯标识设备现状分析 |
| 1.2.2 钢坯标识设备的发展前景 |
| 1.3 EtherCAT运动控制系统 |
| 1.3.1 EtherCAT发展 |
| 1.3.2 运动控制概述 |
| 1.4 课题的来源与研究意义 |
| 1.5 课题的主要研究内容简介 |
| 2 EtherCAT运动控制及诊断 |
| 2.1 EtherCAT性能概述 |
| 2.2 EtherCAT系统构架 |
| 2.2.1 EtherCAT主站单元 |
| 2.2.2 EtherCAT从站单元 |
| 2.3 通信模式 |
| 2.3.1 周期性过程数据通信 |
| 2.3.2 非周期性邮箱数据通信 |
| 2.4 分布时钟操作 |
| 2.4.1 分布时钟信号 |
| 2.5 TwinCAT控制系统中EtherCAT诊断 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于EtherCAT伺服运动控制系统 |
| 3.1 TwinCAT控制总线接口伺服 |
| 3.1.1 CoE对象字典 |
| 3.1.2 运行模式 |
| 3.2 EtherCAT伺服硬件选型 |
| 3.2.1 X方向电机选型计算 |
| 3.2.2 Y方向电机选型计算 |
| 3.2.3 Z方向电机选型计算 |
| 3.3 TwinCAT NC控制伺服 |
| 3.3.1 NC轴参数配置 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 钢坯快速标识设备运动控制 |
| 4.1 钢坯标识设备运动堆栈测试 |
| 4.1.1 运动堆栈概述 |
| 4.1.2 运动堆栈测试与分析 |
| 4.2 钢坯快速标识设备电子凸轮 |
| 4.2.1 凸轮建表方式 |
| 4.2.2 凸轮建表与优化 |
| 4.2.3 TwinCAT PLC程序设计与优化 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 钢坯快速标识设备通讯方案 |
| 5.1 标识设备通讯框架 |
| 5.2 基于Modbus TCP上位监控通讯 |
| 5.2.1 Modbus TCP协议 |
| 5.2.2 TwinCAT Modbus TCP Server |
| 5.3 基于ADS人机界面通讯 |
| 5.3.1 ADS协议 |
| 5.3.2 基于ADS的人机界面 |
| 5.4 基于Profinet铸流PLC通讯 |
| 5.4.1 Profinet协议 |
| 5.4.2 铸流PLC与倍福的Profinet通讯 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 论文不足 |
| 7 展望 |
| 8 参考文献 |
| 9 攻读硕士学位期间发表论文 |
| 10 致谢 |
（9）面向工业实时以太网协议SercosⅢ的分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究对象 |
| 1.1.3 课题研究任务 |
| 1.1.4 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 工业实时以太网发展与研究现状 |
| 1.2.2 SercosⅢ协议的国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及文章结构 |
| 第二章 SercosⅢ协议原理 |
| 2.1 物理层介绍 |
| 2.1.1 主从站硬件 |
| 2.1.2 网络拓扑 |
| 2.2 报文基本结构 |
| 2.3 通讯初始化 |
| 2.4 通讯计时 |
| 2.4.1 通讯计时相关参数及计算方法 |
| 2.5 服务通道 |
| 2.6 IDN |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 仿真软件设计与实现 |
| 3.1 仿真软件功能结构 |
| 3.2 网络配置模块 |
| 3.2.1 Sercos配置模块实现 |
| 3.2.2 XML配置文件介绍 |
| 3.3 主从站功能模块 |
| 3.3.1 数据帧处理模块 |
| 3.3.2 非周期数据处理 |
| 3.3.3 周期数据处理 |
| 3.3.4 通讯初始化 |
| 3.3.5 通讯参数处理 |
| 3.4 定时器模块 |
| 3.5 主界面UI设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Sercos网络性能分析 |
| 4.1 实时以太网性能指标 |
| 4.2 实时以太网性能指标的仿真分析 |
| 4.2.1 仿真测试 |
| 4.2.2 仿真结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 报文捕捉分析软件设计与实现 |
| 5.1 捕捉分析软件功能描述 |
| 5.2 主界面设计 |
| 5.3 报文捕捉模块 |
| 5.3.1 Sharp Pcap介绍 |
| 5.3.2 数据捕捉流程 |
| 5.4 报文解析模块 |
| 5.5 分析模块 |
| 5.5.1 网络配置信息 |
| 5.5.2 性能分析 |
| 5.5.3 应用层数据分析 |
| 5.6 功能测试 |
| 5.6.1 测试环境搭建 |
| 5.6.2 测试结果分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文 |
（10）受限信息模式下多智能体系统协调控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 多智能体系统概述 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 多智能体系统分类 |
| 1.1.3 多智能体系统与复杂网络 |
| 1.2 多智能体系统协调控制研究现状 |
| 1.2.1 多智能体系统协调控制研究进展 |
| 1.2.2 多智能体系统协调控制研究的关键问题 |
| 1.2.3 多智能体系统协调控制研究问题的统一 |
| 1.3 多智能体系统协调控制存在的难题及研究动机 |
| 1.3.1 受限信息模式多智能体技术 |
| 1.3.2 受限信息模式多智能体技术存在难题及研究动机 |
| 1.4 本文主要研究工作及论文结构 |
| 第二章 通信协议受限多智能体系统一致性追踪协调控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非线性耦合和权重约束多智能体系统联合信息一致性协议设计 |
| 2.2.1 问题描述 |
| 2.2.2 基于权重有向网络的牵制平均一致性协议 |
| 2.2.3 基于权重有向网络的联合信息一致性协议 |
| 2.2.4 基于权重有向网络的高效联合信息一致性协议 |
| 2.2.5 仿真算例 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 通信资源受限多智能体系统一致性追踪协调控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动态交互联合连通拓扑多智能体系统一致性协议设计 |
| 3.2.1 图论及预备知识 |
| 3.2.2 问题描述 |
| 3.2.3 三层网络框架下线性多智能体系统的主从式一致性协议 |
| 3.2.4 三层网络框架下非线性多智能体系统的主从式非线性一致性协议 |
| 3.2.5 仿真算例 |
| 3.3 事件触发机制下通信资源受限多智能体一致性协议设计 |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 非线性动态和有向通信拓扑多智能体系统事件触发一致性协议 |
| 3.3.3 仿真算例 |
| 3.4 卫星系统构型控制的应用 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 健康状况受限多智能体系统一致性追踪协调控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于执行器故障模型的多智能体系统鲁棒自适应一致性协议设计 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 执行器故障模型和间歇分布式协议 |
| 4.2.3 鲁棒自适应一致性追踪的分布式间歇通信算法 |
| 4.2.4 仿真算例 |
| 4.3 基于执行器动态故障容错控制的多智能体系统主从式一致性协议设计 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 基于动态故障容错控制的多智能体系统主从式一致性协议 |
| 4.3.3 仿真算例 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 执行器能力受限异质多智能体系统同步调节协调控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于三层网络结构的异质动态网络显式同步协议设计 |
| 5.2.1 异质动态网络图论及基础知识 |
| 5.2.2 问题描述 |
| 5.2.3 面向三层网络结构的异质动态网络显式同步协议 |
| 5.2.4 面向三层网络结构和间歇通信机制的异质动态网络显式同步协议 |
| 5.2.5 仿真算例 |
| 5.3 基于有向通信拓扑的异质动态网络显式自适应同步协议设计 |
| 5.3.1 问题描述 |
| 5.3.2 面向有向通信拓扑的异质动态网络显式自适应同步协议 |
| 5.3.3 仿真算例 |
| 5.4 多机械系统显式同步应用 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表或完成的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
四、SERCOS通信协议在同步传动系统中的应用（论文参考文献）
- [1]基于CANopen DS402协议的电机伺服系统开发[D]. 程亮和. 东华大学, 2021(01)
- [2]实时以太网POWERLINK在加速器控制系统中的应用研究[D]. 孙晓康. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [3]某于FPGA的EtherCAT主从站设计与实现[D]. 吴超. 浙江理工大学, 2020(02)
- [4]网络环境下的轮廓跟踪控制算法研究[D]. 吴祥. 浙江工业大学, 2020(08)
- [5]面向航空制造的总线式高档数控系统关键技术的研究[D]. 李备备. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2019(09)
- [6]基于EtherCAT通信协议的六轴机器人控制系统设计[D]. 江磊. 南京信息工程大学, 2019(04)
- [7]电子油门踏板全自动生产线关键工作站及数字孪生驱动的装配系统研究[D]. 孙跃志. 东南大学, 2019(06)
- [8]基于EtherCAT钢坯快速标识设备运动控制系统的研究[D]. 董耀龙. 天津科技大学, 2019(07)
- [9]面向工业实时以太网协议SercosⅢ的分析研究[D]. 王凯. 机械科学研究总院, 2017(06)
- [10]受限信息模式下多智能体系统协调控制研究[D]. 王博辉. 上海交通大学, 2016
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