机电装备运动控制软件功能库开发

吴继春; 许可; 陈凌宇; 范大鹏

doi:10.37188/OPE.20233101.0057

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机电装备运动控制软件功能库开发

制造装备可编程控制系统自主可控关键技术 | 更新时间：2023-02-07

- 机电装备运动控制软件功能库开发
- Development of motion control software function library for electromechanical equipment
- 光学精密工程 2023年31卷第1期页码：57-68
- 作者机构：
  
  1.湘潭大学机械工程学院，湖南湘潭 411105
  2.国防科技大学智能科学学院，湖南长沙 410073
- 作者简介：
  
  [ "吴继春（1979-），男，湖南株洲人，副教授，硕士生导师，2012年于华中科技大学获得博士学位，主要研究方向为数控技术、轨迹控制、PLCOPEN运动规范。E-mail： wujichun@xtu.edu.cn" ]
  [ "范大鹏（1964-），男，河南周口人，教授，博士生导师，1991年于华中科技大学获得博士学位，主要从事数控技术，嵌入式系统以及精密光电跟踪平台的测控技术研究。E-mail： fdp@nudt.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金区域创新发展联合基金资助项目(U19A2072);湖南省自然科学基金资助项目(2021JJ30678)
- DOI：10.37188/OPE.20233101.0057
  中图分类号： TP273
- 收稿日期：2022-09-02，
  
  修回日期：2022-09-30，
  
  纸质出版日期：2023-01-10
- 稿件说明：
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吴继春,许可,陈凌宇等.机电装备运动控制软件功能库开发[J].光学精密工程,2023,31(01):57-68.

WU Jichun,XU Ke,CHEN Lingyu,et al.Development of motion control software function library for electromechanical equipment[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(01):57-68.
吴继春,许可,陈凌宇等.机电装备运动控制软件功能库开发[J].光学精密工程,2023,31(01):57-68. DOI： 10.37188/OPE.20233101.0057.

WU Jichun,XU Ke,CHEN Lingyu,et al.Development of motion control software function library for electromechanical equipment[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(01):57-68. DOI： 10.37188/OPE.20233101.0057.

摘要

运动控制功能库是集成在可编程集成环境中的标准功能块集合，对于快速开发可重构PAC系统具有重要意义。为解决功能块的快速开发和控制系统的标准化开发问题，对功能块开发方法和关键技术进行研究，提出了一种基于PLCopen规范的运动控制功能库架构及其快速开发方法。对经典机电设备的伺服控制原理进行研究和分析，在国产编程开发工具上开发了一系列运动控制功能库。然后，基于“软件定义机器”思想，利用图形化的编程方式构建机电装备的运动控制系统，并在高精度旋转双棱镜等平台上进行验证。实验结果表明，所开发的功能块及系统能够完成目标运动，且自主可控系统的插补精度达到0.3 mm。因此，本文所提出的功能块的开发方法和功能库架构能够满足大部分机电设备的控制需要。

Abstract

A motion control function library comprises a set of standard functional blocks integrated in a programmable integrated environment， which is vital to the rapid development of reconfigurable PAC systems. To solve the problems associated with the rapid development of functional blocks and the standardized development of control systems， the development methods and key technologies of functional blocks are investigated in this study； In addition， a motion control function library architecture based on the PLC open specification and its rapid development method are proposed. First， the servo control principle of classical electromechanical equipment is investigated and analyzed， and a series of motion control function libraries are developed via domestic programming and development tools. Subsequently， based on the idea of software-defined machines， a motion control system of mechanical and electrical equipment is constructed via graphical programming and then verified on a high-precision rotating double prism. Experimental results show that the developed functional block can complete the target motion and that the highest interpolation accuracy achievable by the autonomous controllable system is 0.3 mm. Therefore， the proposed development method for functional blocks and function library architectures can satisfy the control requirements of most electromechanical devices.

关键词

Keywords

references

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