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運動控制器范文第1篇

本文設計的基于以太網的超聲檢測多軸運動控制系統是在復雜的多軸運動控制技術之上結合了遠程通信技術，以此來實現超聲檢測的遠程自動控制。此系統主要由上位機、多軸運動控制器、步進電機驅動器、步進電機、機械執行裝置、限位開關和超聲探頭等組成，其組成框圖如圖1所示。由上位機LabVIEW控制系統為多軸運動控制器發送運動指令，并由多軸運動控制器將運動信號拆分為步進信號和方向信號，再將這兩種電機控制信號發送給步進電機驅動器，步進電機驅動器將其轉化為角位移發送給步進電機，使步進電機轉動相應個步距角，以達到使步進電機按指令運動的目的。步進電機上安裝有機械執行裝置，用以固定超聲探頭，機械執行裝置上安有限位開關，以此控制電機的運動范圍，當電機運動到限位開關的位置時，限位開關發出限位信號到多軸運動控制器，運動控制器便停止發出使電機運動的脈沖信號。在進行自動超聲檢測時，Z軸方向機械執行機構上固定的超聲檢測探頭能夠在被檢測物體的表面按照上位機運動控制算法設計的運動軌跡進行連續檢測，并實時向PC機返回探頭的位置信息，并將數據采集卡采集的超聲信號與探頭返回的位置信息建立起對應關系，最終通過上位機的圖像處理系統形成超聲檢測圖像，以此來實現物體的超聲檢測。

2多軸運動控制器的方案設計

多軸運動控制器可以通過遠程以太網通信的方式接收上位機的控制信號，向步進電機驅動器發送脈沖信號和方向信號以完成對電機的運動控制。采用ARM9處理器S3C2440搭建硬件平臺，配有DM9000A以太網通信芯片使硬件平臺具備遠程通信的功能。在Linux操作平臺上進行控制系統軟件功能設計，并采用UDP通信協議實現上位機與運動控制器之間的遠程通信［3］。

2．1多軸運動控制器硬件電路設計

本文采用ARM9處理器S3C2440設計了系統中運動控制器的硬件電路部分，并采用DM9000A網絡接口控制器設計了運動控制器的以太網接口。運動控制器硬件整體框圖如圖2所示。運動控制器選用ARM9處理器作為運動控制器的核心芯片可以方便地嵌套Linux操作系統，在操作系統之上實現運動控制器的插補等多軸運動控制算法。選用DM9000A以太網控制芯片實現上位機LabVIEW與運動控制器之間的遠程通信，進而實現超聲檢測的遠程自動控制。為了解決步進電機驅動器與主控芯片信號匹配的問題，本文采用光耦器件設計了電壓轉換模塊，負責把主控芯片輸出的3．3V電壓信號轉換至5V電壓信號后輸入到步進電機驅動器中，同時負責把限位開關發出的24V限位信號轉換至3．3V輸入到主控芯片中。此外，電路中還搭載了用于存儲數據的擴展存儲器、以及用于調試的JTAG接口電路和RS232串口電路。

2．2多軸運動控制器軟件設計

本課題所用的限位開關為位置可調的限位開關，每個軸有2個限位開關，在每次超聲檢測前，把每個限位開關調節到被測工件的邊緣處，從而使探頭移動的范圍即為工件所在范圍。故此設計運動控制器的軟件時便可將限位開關做為邊界條件，以此來設計探頭的運動范圍。其運動控制流程:首先系統初始化，通過上微機控制界面人工控制探頭到被測工件的起點，然后X軸正向運動到X軸限位開關處，Y軸正向運動一個探頭直徑的長度，X軸再反向運動到X軸另一側的限位開關處，之后Y軸繼續正向運動一個探頭直徑的長度，如此往復運動直至探頭到達Y軸的限位開關處，檢測結束，探頭復位。運動控制軟件流程圖如圖3所示。

3多軸運動控制系統上位機軟件設計

基于以太網的自動超聲檢測多軸運動控制系統的上位機軟件是以LabVIEW開發平臺為基礎，使用圖形G語言進行編寫的，主要包括多軸運動控制軟件和以太網通信軟件。Lab-VIEW是一款上位機軟件，其主要應用于儀器控制、數據采集和數據分析等領域，具有良好的人機交互界面［4］。LabVIEW軟件中有專門的UDP通信函數提供給用戶使用，用戶無需過多考慮網絡的底層實現，就可以直接調用UDP模塊中已經的VI來完成通信軟件的編寫，因此編程者不必了解UDP的細節，而采用較少的代碼就可以完成通信任務，以便快速的編寫出具有遠程通信功能的上位機控制軟件［5］。上位機LabVIEW軟件的遠程通信模塊、運動控制模塊以及數據處理模塊相互協調配合，共同構成了超聲檢測多軸運動控制系統的上位機軟件。

3．1運動控制軟件設計

運動控制系統軟件部分主要由運動方式選擇、探頭位置坐標、運動控制等模塊組成，可完成對系統運動方式的選擇，運動參數、控制指令的設定以及探頭位置信息讀取等工作。運動方式選擇模塊可根據實際需要完成相對運動或是絕對運動兩種運動方式的選擇，并會依照選擇的既定運動模式將X、Y、Z三軸的相應運動位置坐標輸出在相應顯示欄中，以便進行進一步的參數核對以及設定;運動控制模塊可依照檢測規則實現對整個系統運動過程的控制，包括:設定相對原點、運行、復位、以及退出等相關操作。相對原點設定可以將探頭任意當前位置設為新的原點，并以原點作為下一個運動的起始點，即為探頭位置坐標的相對零點，并將此刻相對原點的絕對位置坐標值在文本框中顯示出來。運動控制系統軟件流程圖如圖4所示。

3．2以太網通信軟件設計

以太網通信模塊采用無連接的UDP通信協議，通過定義多軸運動控制器與上位機LabVIEW的以太網通信協議，實現下位機與上位機之間的遠程通信。具體設計如下:首先使用“UDPOpenConnection”打開UDP鏈接，使用“UDPWrite”節點向服務器端相應的端口發送命令信息，然后使用“UDPRead”節點讀取服務器端發送來的有效回波數據，用于后期處理，最后應用“UDPCloseConnection”節點關閉連接［6］。以太網通信模塊的程序框圖如圖5所示。

4實驗及結果

實驗平臺由步進電機及其驅動器、上位機控制軟件和自主研發的多軸運動控制器構成。在上位機的用戶控制界面中，首先輸入以太網的IP地址并選擇運動方式，然后根據用戶的檢測需求設定運動速度和運動距離，點擊運行后探頭即按所設定運行。探頭運動過程中還可以選擇設定當前位置為原點，探頭即按照新的原點重新開始運動。同時，在探頭運動時會實時顯示探頭當前所在位置坐標。模擬開關發送選通超聲探頭信號并發送脈沖信號激勵超聲探頭發射超聲波，FPGA控制A/D轉換電路對超聲回波信號進行轉換，并將數據存入雙口RAM，存儲完成后向ARM發送信號，ARM接收到采集完成信號將數據通過以太網向上位機發送。上位機的LabVIEW用戶控制界面如圖6所示。

5結束語

運動控制器范文第2篇

關鍵詞: 伺服驅動器;參數;調試

0 引言

伺服驅動器是用來控制伺服電機的一種控制器。伺服是跟隨的意思,伺服電機是指電機依指令信號產生位置、速度或轉矩的跟隨變化。小型交流伺服電機一般采用永磁同步電機作為動力源[1]。伺服驅動器廣泛應用于注塑機、紡織機械、包裝機械、數控機床等領域。以數字信號處理器為控制核心的伺服驅動器已經成為市場的主流,它可以通過復雜的算法,來實現數字化、網絡化,以及智能化。通用交流伺服電機驅動器依據控制信號模式,分為三種類型:位置伺服,速度伺服,轉矩伺服[1]。其中最常用的為位置伺服控制。

1 伺服控制的基本原理

隨著控制技術的日益發展,對加工精度和速度響應的要求越來越高。對CNC發出的指令是否能快速響應,是否能適應不同的機械特性,是否能在追求性能的同時保證伺服控制的穩定性,都是需要考慮的問題。如圖1所示,反饋控制指的是按照指令、比較、放大、作用、檢出,比較的過程反復進行控制。

控制環是對輸入指令值與反饋值的差值(偏差),乘以增益再進行輸出。整個控制部分由內到外由三個反饋環組成(電流環、速度環、位置環),越是內側的環,對響應性要求越高。如果不遵守該原則,則會產生響應性變差或產生振動,由于電流環廠家出廠時即保證了充分的響應性,因此只需要針對位置環及速度環進行調整。

系統對伺服的控制如圖2所示,位置環控制部分根據系統端提供的脈沖命令,輸出相應的模擬電壓[2]。

2 伺服參數設置原則

一般說來,伺服參數的調整涉及到系統端位置環參數和伺服端速度環參數,位置環參數包括位置環增益和位置環積分時間常數,速度環參數包括速度環增益和速度環積分時間常數。在參數設置時,由于速度環的響應性應高于位置環的響應性。如果只提高位置環增益,而不相應地提高速度環增益,很有可能會響應滯后,反而延長定位時間,因此,當增大位置環增益時,首先需提高速度環增益[3]。

2.1 速度環增益設置

速度環增益是決定速度環響應性的用戶常數。在機械系統不出現振動的范圍內,設定的值越大,響應性越好。

2.2 速度環積分時間常數設置

速度環積分時間常數可以使微小的輸入也能響應。由于該積分因素對于伺服系統來說為延遲因素,因此時間常數過大時,會延長定位時間,使響應性變差。但當速度環積分時間常數設定過小,而機械系統負載慣量較大時,機床容易產生振動。

2.3 位置環增益設置

位置環增益很大程度上決定了伺服系統的響應性。位置環增益的設定值越大,則響應性越高,定位時間越短。為提高響應性,應增大位置環增益,但如果僅提高位置環增益,作為伺服系統整體的響應,容易產生振動(位置環輸出的某些速度指令產生振動),位置環增益設定應考慮機械的剛性和固有振動頻率。同時,如上所述,在增大位置環增益提高響應性時,還應注意相應提高速度環增益。

2.4 位置環積分時間常數設置

位置環積分時間常數決定位置環積分控制的響應性,值越小,響應越快,但是也越容易產生振動。所以,在避免振動的前提下應盡可能減小位置環積分時間參數。

3 伺服參數設置實例

下面以德國路斯特伺服和電機為對象,在電機空載情況下,通過路斯特伺服調試軟件LTi DriveManager,按照圖3所示流程,對伺服各個參數進行調試,使伺服電機運行達到較理想的狀態。

3.1 速度環調試

速度環參數設置包括速度環增益KP與速度環積分時間常數TN。每一組參數對應一條速度響應波形,波形橫坐標表示時間,單位為秒,縱坐標表示轉速,單位為轉每分鐘。藍顏色線條表示指令輸出,綠顏色線條表示實際輸出。KP影響的是響應和波形疏密度,TN影響的是響應后的精確度,經過輸出波形的反復對比,選擇參數KP=0.006Nm/rpm、TN=45ms較為合適。圖4為KP=0.006Nm/rpm、TN=45ms的輸出波形圖,此波形響應快,且穩定性好。

3.2 位置環調試

速度環參數設好以后,就可以開始位置環參數的調試了。位置環參數設置包括位置環增益KP與位置環積分時間常數TN。位置環增益可以先設一個比較小的值,然后按1/2的倍數增加,直到位置誤差達到了最大值(空載)或是機床振動明顯(帶負載),最后按1/3減小,調到理想的值(位置誤差小,跟隨快)。每一組參數對應一幅波形。波形橫坐標表示時間,單位為秒,縱坐標左側表示命令值和實際執行值,右側表示為命令值和實際執行值之間的差值,單位為脈沖每轉。綠顏色線條表示命令輸出,藍顏色線條描繪實際位置值,紅顏色線條則顯示了命令值和實際執行值之間的差值。經過波形的比對,選擇參數KP=15000(1/min)、TN=0.15ms(圖中左上角)較為理想。圖5為KP=15000(1/min)、TN=0.15ms的位置跟隨波形圖,此輸出波形位置跟隨快,誤差小。

4 總結

隨著伺服系統的大規模應用,伺服電機的調試與維護顯得越來越重要。本論文通過對路斯特伺服驅動器的參數反復調試研究,積累了伺服調試的一些具體經驗,掌握了伺服驅動器調整的基本原則以及必要參數,以及調整后的效果。伺服調試是一項實踐性的工作,需要不斷地在實踐中總結調試的方式方法,以便更好地為機床生產廠商及用戶服務。

參考文獻:

[1]顏嘉男,伺服電機應用技術[M].北京:科學出版社,2010.

[2]李寅,純軟件開放式數控系統的研究及其在加工中心上的應用[D].廈門大學,2009.

運動控制器范文第3篇

關鍵詞：工業機器人；運動控制系統；NURBS插補算法；實現路徑

隨著信息科學技術的迅速發展，工業機器人在控制質量、工作效率、成本等方面表現出了較大的優勢，運動穩定、速度可調節、抗疲 勞的工業機器人能夠替代人工完成相應的操作（包括完成一些具備高危險系數的工作），將機器人應用到工業生產中能夠在使生產效率、 產品質量得以有效提高的同時顯著降低人工工作量及生產成本，工業機器人已經成為工業現代化發展的重要支撐工具，在各行業中得以廣 泛使用，作為一項重要的機電一體化技術機器人運動控制已成為工業生產領域的重點研究方向。運動控制是實現機器人功能的基礎和重點 ，對機器人的性能起到直接決定作用，工業機器人在實際生產使用過程中易被多種因素干擾（如電、磁等），對工業機器人的設計方案尤 其是各項產品參數提出了更高的要求，需確保運動控制系統具備高效運動控制功能及穩定的性能，因此本研究主要對機器人運動控制系統 進行了設計。

1 需求分析

隨著工業機器人在工業領域的廣泛應用，對機器人的控制及操作要求不斷提升，工業機器人主要由本體、驅動裝置及控制系統構成， 在軌跡空間中工業機器人需完成除基本運動（包括直線、圓弧等）外較為復雜的運動，具備擬人功能的運動控制系統（一種機械電子裝置 ）作為工業機器人的核心構成部分集合了多種現代先進技術（包括網絡計算機、人工智能、電子機械、傳感器等），通過運動控制系統實 現機器人復雜的軌跡運動，在實現復雜幾何造型上NURBS方法因具備較大的優勢而得以在CAD中廣泛應用，因此充分運用NURB S插補算法實時可靠的優勢，在研究了NURBS軌跡規劃的基礎上對機器人運動控制系統進行設計具有較高的實際應用價值。目前國內 已有工業機器人運動控制系統大多存在擴展性和通用性方面的不足，導致使用方面的局限性，大多只適用于特定的機器人［1］。本研究 針對UPR100本體工業機器人（6自由度）在現有研究的基礎上完成了運動控制系統的設計和實現過程，采用模塊化的設計原則，通 過使用DMC運動控制卡實現主要控制功能，結合運用了抗干擾能力強（防潮、防塵、防振）、穩定可擴展的工控機，實現對機器人運動 過程的精準控制。

2 工業機器人運動控制系統設計

作為一項較為復雜的系統工程，基于人工智能裝置的完整機器人主要由執行機構、驅動裝置（由驅動器、減速器、檢測元件構成）、 控制系統（主要由傳感器和電子計算機構成，）等構成，模仿人類手臂動作的操作機主要負責完成各類實操作業（主要由機座、末端執行 器、機械臂構成），驅動裝置負責完成電能到機械能的轉換從而將動力提供給操作機（可采取電力、液壓、氣壓幾種驅動方式）；控制系 統負責完成對機器人的檢測和操作控制過程以完成規定的動作，包括對機器人運動參數的檢測控制及反饋控制；人工智能系統主要負責完 成邏輯判斷、模式識別及操作等功能（主要由實現感知功能的傳感系統以及決策、規劃、專家系統構成）。本研究構建的移動控制系統基 于現有6自由度工業機器人完成，硬件部分負責執行軟件部分規劃的操作，軟件部分主要功能在于完成機器人程序的解譯、插補運算、軌 跡規劃（包括運動學正逆解），驅動機器人不同關節及末端裝置的運動。2．1設計思路機器人操作的順利完成離不開運動控制系統，運 動控制系統的發展經歷主要包括集中控制（所有控制功能均通過一個CPU實現）、主從控制（由主、從CPU構成，分別負責變換坐標 并生成軌跡、控制機械手動作）、分級控制（由上級主控計算機和下級多個微處理器構成，分別負責完成包括坐標變換、生成軌跡在內的 系統管理以及對機械手關節坐標及伺服控制的分管與處理）。應用廣泛的機器人對運動控制系統的研究和設計過程提出更高的要求，為適 用不同種類機器人需采用開放式系統結構，同時采用模塊化設計方式（即將系統劃分成實現不同子任務的多個功能模塊）提高系統的實用 性和可靠性，多個機器人的協同控制需通過具備網絡通訊功能的運動控制系統實現（包括資源共享）；通過直觀形象的人機接口及操作界 面提升系統的人機交互性［2］。工業機器人運動控制系統主要由上位機、驅動裝置、執行控制器構成，由上位機負責機器人管理和實時 監控，將位姿指令傳遞至區域控制器進行運動協調計算，由區域控制器實現對機器人各關節坐標及軌跡的變換和生成，再由執行控制器在 完成機器人位姿及工作狀態的檢測和實時采集的基礎上實現對各關節伺服運動的有效控制過程。2．2控制系統硬件設計本研究所設計的 運動控制方案分別采用嵌入式ARM工控機（FreescaleIMX6）和DMC控制卡（Galil公司）作為系統的上位機和下 位機，控制系統硬件架構，如圖1所示。圖1系統硬件架構示意圖針對6自由度工業機器人通過由DMC運動控制器提供的API實現了 在工控機上根據實際需要進行二次開發的功能。ARM工控機以Cortex核心處理器作為CPU，具備豐富的硬件資源，有效的滿足 了控制系統的需求，工控機同DMC間采用以太網完成控制命令的接收與發送，DMC接收到程序命令后會據此發出相應的電機控制指令 信號，在經伺服放大器放大后完成對機器人各電機轉動過程的驅動進而實現各關節的按要求運動；工控機同樣通過以太網收到各關節經D MC反饋的位置信號（通過相應的電機編碼器），從而實現機器人狀態的實時顯示與監控管理，并且使數控設備有效滿足精度與性能的要 求［3］。

3 控制系統的實現

3．1 NURBS插補功能的實現

針對NURBS曲線軌跡，假設，控制頂點由Pi表示其中i∈［0，n］，同控制頂點對應的權因子由wi表示，t表示參數，k 次B樣條基函數由Bi，k（t）表示，取n＋k＋1個節點值（分別由u0，u1，…，un＋k表示）組成節點向量通常u0、u1 ，…，uk的取值為0，un、un＋1，…，un＋k的取值為1，定義其在空間中的有理分式如式（1）［3］。（1）NURBS 插補算法通過插補前的預處理操作（即確定NURBS的軌跡表達式）可使插補計算量顯著降低，進而確保了曲線的插補速度及實時性， 以給定的Pi、wi及節點矢量為依據即可實現NURBS曲線的唯一確定，NURBS曲線插補的實質為將到NURBS曲線本身的近 似逼近過程通過步長折線段（屬于一個插補周期內）的使用完成，實現NURBS插補功能需要重點解決的問題為：密化參數，ΔL和Δ u分別表示進給步長和相應的參數增量，即在完成ΔL由軌跡空間到參數空間映射的基礎上，完成Δu及新點的參數坐標（表示為ui＋ 1＝ui＋Δu）的求解［4］。計算軌跡，完成計算所獲取的坐標值到軌跡空間的反向映射及插補軌跡的新坐標點（表示為pi＋1＝ p（ui＋1））的獲取。在實際應用中通常采用3次由分段參數構成的NURBS曲線，各段曲線的分子／母的系數會參數u的變化而 改變，對應各段如式（3）［5］。使用Matlab平臺對本研究設計的插補算法進行仿真，控制節點在（0，1）間，控制頂點共有 50個，權值取1，據此完成3階NURBS曲線的確定，插補參數設置為：插補周期為1ms，最大進給速度及初始進給速度（由fm ax、fs表示）分別為18mm／min和0，加速度上限為2500mm／s2，弓高誤差上限及步長誤差上限分別為1μm和0． 001，最大法向進給加速度及最大加速度分別為0．8g和50000mm／s3，仿真實驗結果如圖2、圖3所示，生成的插補點同 規劃軌跡相吻合［6］。

3．2 軟件設計與實現

在ARM工控機上實現軟件部分，控制軟件系統功能設計，如圖4所示。將Linux系統安裝于FreescaleIMX6上（ 版本為ubun－tu）后完成嵌入式Qt的移植，并在ubuntu中移植DMC控制卡的對應庫，軟件圖形用戶界面的主框架通過Q MainWin－dow類的使用完成構建，各模塊功能則通過QWidget／Dialog類的使用實現，通過Qt實現各模塊間的 信交流。將各編碼器的值通過ComandOM（）函數進行讀取后實現機器人各關節轉角的獲取，以供運動學計算和軌跡規劃；運動控 制指令通過DownloadFile（）函數完成到DMC的下載。文檔中的二字符指令集用于代碼級別的測試與簡單控制。運動學分 析模塊通過運動學正解和運動學逆解實現機器人各關節轉動的角度同空間中位置和姿態的相互對應，據此實現機器人的正確運行及其目標 點情況的檢測［7］。機器人的作業任務通過軌跡規劃模塊確定所需使用的基本運動形式（包括直線、圓弧運動插補及NURBS軌跡插 補），進而實現自由曲線運動過程。（1）機器人參數設置，據此完成對決定工業機器人本體結構的運動學D－H參數、伺服驅動相關的 決定對應機器人關節轉動角度的分頻比／倍頻比的設置。（2）機器人軌跡規劃，DMC運動控制器可有效解決復雜的運動問題，其所包 含的輪廓模式提供位置－時間曲線（在1～6軸內）的自定義功能，據此可實現對通過計算機產生軌跡的有效追蹤。在控制系統中，通過 工控機提供的算法實現運動學正逆解和空間運動軌跡的規劃，并通過DMC協調控制各關節的運動情況，具體流程為：先建立空間軌跡參 數方程，運動軌跡空間坐標向量（x，y，z）每32ms（運動軌跡的插補周期）計算獲取，通過運動學反解末端空間坐標即可獲取對 應關節變量，據此計算得到電機軸的脈沖量（即各軸的脈沖增量），并記錄到相應的軌跡規劃文本中，軌跡規劃流程，如圖5所示。接下 來通過DMC中的DownloadFile（）函數的調用完成軌跡規劃文本到DMC的下載，在此基礎上調用Command（）執 行命令完成自定義軌跡動作。（3）機器人示教作業，實現了包括MOVJ、NURBS、延時、數字運算等在內的運動指令集，將機器 人末端通過軸控制按鈕根據所選擇的合適坐標系（以運動指令及指令參數為依據）完成到目標位置點運動的控制［8］。

運動控制器范文第4篇

關鍵詞 旋臂旋轉運動；起重機；消擺控制

中圖分類號TH21 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）122-0207-02

0 引言

迅速地運輸荷載到指定位置是起重機的職能之一，然而其旋臂的旋轉運動卻會導致荷載產生二維擺角，因此，操作起重機的工作人員必須具備很強的熟練度，敏捷的行動力，以減少荷載在運輸過程中所產生的二維擺角。

旋轉起重機的主要工作原理有兩個，一個是通過對繩索長度的調節來實現荷載的下降以及上升；另一個是起重機在工作過程中，荷載的旋轉運動和自身旋臂的起伏運動，對操作人員而言，前者的操作難度系數較小，且容易控制，而在后者的操作中，由于要對荷載運動進行消擺控制，所以，操作難度系數較大，這就要求操作人員必須具備熟練的機械操作技術以及靈敏的行動力。科研人員為了提高操作人員的工作安全性以及減輕其工作負擔，研發了各式各樣的起重機控制系統，在現行的研究中，消擺控制的實現都是依靠旋轉運動以及旋臂起伏運動實現的。因此，很多研究者為了實現只利用旋臂旋轉運動來實現消擺控制，紛紛提出了不同方法，例如因缺乏對外部環境干擾的免疫性，而難以在實際工程中運用的開環控制法，即抑制荷載的擺動；因無法掌控外部對起重機的干擾而無法獲得良好控制性能的兩模式切換控制法；因只要仿真結果而沒有實際操作數據的神經網絡控制法等。為此，本文明確提出了只依靠旋臂旋轉運動就可抑制荷載的二維擺角的非線性控制器。

1 旋轉起重機模型

1.1 模型顯示

在圖1所示的起重機模型中，θ1是起重機旋臂起伏運動的平面擺角，θ2是旋轉運動的平面切線擺角，θ3是旋臂運動的起伏角，θ4是旋轉角；L是旋臂長度，l是懸繩索長度；X、Y、Z是荷載的三維位置。

1.2 模型特性

模型具有三個特性，（1）忽視懸繩的扭力，把荷載當作一個質點。（2）出來可以測量到旋臂的角速度、起伏角以及旋轉角，還可以測量到兩個方向的角速度和擺角。（3）因為兩個擺角都很小，所以sinθ=θ，cosθ≤1（θ=θ1+θ2）成立。因此，可以用以下方程來表示旋臂的旋轉運動，即：

2 控制器的設計

研究人員通過對李雅普諾夫的穩定性原理的分析，引出了起重機控制器，并推算出其控制律。即：

3 仿真實驗

起重機的目標軌道

研究人員為了驗證提出的新方法在實際應用中是否有效，將在各工業場合中被廣泛應用的擺線作為起重機旋轉角的軌道，并將其初始位置以及最終位置的加速度設定為零。

即：

4 結論

本文闡述了如何只利用旋臂的旋轉運動來完成起重機的精確定位和抑制荷載的擺動。首先，干擾觀測器能讓起重機的部分線性模型的關節摩擦以及荷載重量等系數發生改變；其次，在李雅普諾夫穩定性定理的基礎上，提出采用非線性控制器對起重機系統進行控制的設想；最后，以仿真實驗來驗證該設想的有效性。實驗證實了，不管是改變起重機的起伏角還是旋轉角的目標參數，都可以有效控制旋臂旋轉以及擺角大小，這一設想的成立，不僅加強了起重機在工作中的安全性，還在一定程度上簡化了其構造，降低了制造成本。

參考文獻

[1]劉熔潔，李世華.橋式吊車系統的偽譜最優控制設計[J].控制理論與應用，2013（8）：25-05.

[2]沈瀅，關日，王玲.基于坐標變換的旋轉起重機直線搬送最優控制[J].沈陽建筑大學學報：自然科學版，2009（6）：32-10.

[3]陳志梅，孟文俊，張井崗.基于輸入整形的橋式起重機組合滑模控制[J].太原科技大學學報，2013（4）：40-23.

運動控制器范文第5篇

關鍵詞：電氣自動控制工程；智能化技術；運用分析

在我國社會經濟和國民經濟持續發展的過程中，各個領域對電力資源的需求量也不斷提高，電氣自動控制工程與設備常規運維以及設備更新等多個層面都具有極為緊密的關聯。智能化控制工程的研究和分析是極為關鍵的，將智能化技術合理的應用于電氣自動控制工程，在對設計層面存在的問題進行有效處理的同時，還可以對故障問題的產生及其處理提供一定的助力，對極易出現的故障問題予以科學預防，以此促使電氣自動控制質量和效率可以得以同步提高。

1電子自動控制工程中智能化技術運用的必要意義

（1）降低人力成本支出。由于電氣工程在進行管控工作時，具有內容較為復雜以及作業量較大的特性，所以，相關工作者在開展管控工作時，往往都要求眼觀六路，著重針對許多設備的實際運行情況予以認真且嚴格的觀察，同時按照設備的運行情況展開功能指標研究。在這期間，不但是需要一個工作者做好本職工作，還需要許多工作者一起參與到這項工作中。但是智能技術的合理應用，能夠對該現象予以進一步的優化，將信息技術當作核心載體，建設更具自動化以及智能化的監管系統，促使少量工作者對一個監控系統予以管控的目標能夠得以實現，以此保證電網系統的安全，從而最大限度地減少人力成本支出。

（2）減少人為操作失誤。每一位工作者都在電力控制過程中具有不可或缺的地位與效用，并且還是導致電路故障問題或是其他電氣風險問題出現的核心因素。由于人為操作，便極易導致嚴重的電力故障問題發生，從而變極易對國民出行的生命財產安全產生嚴重的制約。但是借助信息技術所建設的智能控制系統，能夠最大限度地減少人為操作失誤出現。相關工作者借助現代信息技術，便可以對電氣系統的各項數據信息展開全面的分析，若是其中存在風險問題，那么控制系統則能夠立即發出指令，并通知相關工作者針對風險問題予以針對性的處理。由此一來，若是電力系統之內存在風險問題，相關工作者便能夠立即接收到問題信息，以此便能夠應用有效的措施予以控制。

（3）設備不需建立控制對象。由于電氣控制過程中所牽涉的設備在內部結構層面具有一定的精密性，所以在對此展開設計的過程中，需要對設備的所有參數進行充分的考慮，保證參數的有效性與切實性。而借助現代信息技術當作核心的智能技術，便能夠保證設備功能參數的準確性。借助設備運行數據方程逐一建立虛擬智能控制模型，由此便不再需要相關工作者確定相應的控制對象，從而可以最大限度地降低電氣工程控制支出。

（4）一致性較強。針對智能化技術，往往能夠按照電氣工程實際情況，提前和編制好程序編碼，然后在對電氣設備予以有效的控制，以此讓所有產品能夠在規格尺寸、參數以及性能等所有指標上確保一致性。且智能化技術和以往所采取的控制措施相比，其最主要的優勢是可以及時針對電氣設備之內的所有數據信息予以有效的反饋。若是設備在常規運作時和具體標準之間存在一定的不同，則能夠借助智能化技術予以自動校對，以此保證電氣系統可以一直在穩定以及安全的狀態下正常運作。

2電氣自動控制工程中智能化技術的實踐運用

（1）智能化技術在電氣優化設計中的實踐運用。在整個電氣工程中，設計環節十分關鍵，以往所進行的電氣設計往往都需要相關工作者具備一定的專業知識儲備量，同時在設計板塊中具有豐富的工作經驗，才可以做好電氣工程設計工作。而智能系統的合理運用，可以促使電氣系統設計工作的便捷性不斷提升。計算機借助自身所具有的數據信息分析系統，能夠對電氣設備所需系統以及各類元件進行全方位的分析，由此一來，相關設計者在現代信息技術的助力下，設計流程的便捷性便會有所提升。通常智能技術會將CPU當作核心主導，并且嚴格按照電氣設備實際設計標準輸入各個代碼，再利用數據的方式予以輸出。

（2）智能化技術在電氣控制中的實踐運用。通常在對電氣工程進行管控時，單純的依托于一兩名工作者是不能做好控制工作的，所以相關單位必須投入足夠的人力以及物力，保證電氣工程控制可以順利開展。若是可以把智能技術合理運用到電氣工程控制工作，則可以對人力耗損嚴重的缺陷予以進一步改善，能夠最大限度地對電氣工程控制成本相對較高的問題予以有效的解決。與此同時，將計算機為基礎，建立各種控制系統，相關工作者便能夠按照具體情況，合理選取相應的系統做好電氣工程控制工作。

（3）智能化技術在電氣故障問題診斷中的實踐運用。就電氣系統而言，因為系統結構具有一定的復雜性，促使故障問題識別長期以來都是電器系統日常維護的關鍵。而智能化技術可以將大數據庫當作依據，對故障問題進行迅速識別，以此達到安全建設電氣自動化控制系統的各項要求。首先，借助智能化技術的合理應用，可以對故障問題進行準確的識別，同時預警反饋，促使故障問題診斷的精準性能夠得以提升。然后，借助光學與化學等多項技術的應用，不斷提高電氣故障問題識別的有效性。尤其是針對精密設備的故障問題識別，智能化技術的合理運用具有重要意義。最后，該技術可以對系統風險展開全面的預測以及評估，以此促使電氣自動化控制工程對電氣系統風險的預防控制水平能夠得以提升，確保電氣自動化工程常規運行更具穩定性與安全性。

（4）智能化技術在風險預測環節中的實踐運用。對于電氣自動控制系統而言，在對已經出現的故障問題予以控制的過程中，還應該對其中潛在的風險問題予以準確的預測。而智能化技術的合理應用便能夠達到該要求，促使電氣系統控制的目標能夠得以達成。盡人皆知，現代信息技術之中具有信息數據收集、總結以及分析等多種能力，相關工作者借助智能化技術，可以針對電氣系統之內存在的潛在風險信息予以全面的評估以及預判，同時針對極易發生的風險問題編制出行之有效的防范規劃。在風險問題出現以后，相關工作者便能夠及時針對風險問題予以針對性的處理，以此對電氣系統風險問題影響范圍控制在合理范疇，從而保證我國電力系統可以有序運行，促使變電站的安全性以及穩定性能夠得以提高。