基于嵌入式运动控制器的四轴缠绕机控制系统设计

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1、国内图书分类号：TP23工学硕士学位论文基于嵌入式运动控制器的四轴缠绕机控制系统设计硕士研究生：导师：申请学位级别：学科、专业：所在单位：答辩日期：授予学位单位：张增超仲伟峰工学硕士控制理论与控制工程自动化学院2013年3月哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP23DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTheDesignofFour-axisWindingMachineControlSystemBasedonEmbeddedCandidate：Supervisor：Mo

2、tionControllerZhangZengchaoZhongWeifengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlTheoryandControlEngineeringDateofOralExamination-March，2013University-HarbinUniversityofScienceandTechnology一一㈣8㈣6㈣8哪2哪肌¨L㈣4㈣Z吣Y哈尔滨理工大学工学硕士学位论文哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明

3、：此处所提交的硕士学位论文《基于嵌入式运动控制器的四轴缠绕机控制系统设计》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：糕超日期：客6序年畸月u『日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于嵌入式运动控制器的四轴缠绕机控制系统设计》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈

4、尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密四。(请在以上相应方框内打√)作者签名：亏茨y晦庭虽日期：a。B年。年月97日翮虢乇、-々锦卟隰九滞／4月『日基于嵌入式运动控制器的四轴缠绕机控制系统设计恼西日摘要具有众多优点和优良性能的复合材料广泛应用于航

5、空航天、军事、工业、建筑领域。缠绕机是生产复合材料制品的核心设备。四轴缠绕机可实现多种形状的轴对称回转体缠绕，因此获得广泛应用。目前，现有缠绕机控制系统多是基于PCI或ISA总线的运动控制卡加工控机结构，采用多轴插补的控制方式实现缠绕机各运动轴的同步控制，且缠绕制品单一、控制系统开放性差、无轨迹输出功能。因此迫切需要研发可靠性高、开放性好、同步控制精度高的新型四轴缠绕机控制系统。本文建立了回转体的数学模型，采用微分几何理论分析了测地线缠绕规律，给出了回转体圆柱段、椭圆封头的测地线微分方程，并使用龙格．库塔法求解微分方程。然后联立

6、过落纱点的悬线方程和丝嘴运动平面方程，再结合给定的约束条件求解丝嘴的运动轨迹和芯模的转角。研制了基于嵌入式运动控制器的四轴缠绕机控制系统，采用“研华工控机+Eur0205X嵌入式运动控制器”的上下位机结构，工控机和Euro205X之间使用基于ModbusRTU协议的串口通讯。本控制系统的上位机软件采用VC++开发，下位机控制程序采用TrioBasic语言编写。上位机完成人机交互，工艺参数设定及计算，线型的设计，运动轨迹的生成等功能，并输出轨迹坐标点的信息和G代码；下位机嵌入式运动控制器主要完成上位机传送下来的运动轨迹和IO信号的

7、处理。采用电子凸轮控制方式控Nd,车、伸臂、纱梳跟随主轴同步协调运动，实现四轴缠绕机的纵向缠绕和环向缠绕。实际运行表明：嵌入式运动控制器可脱离上位机运行，提高了系统的可靠性；G代码输出功提高了控制系统的开放性。基于电子凸轮的小车、伸臂、纱梳跟随主轴的同步运动控制精度高、可靠性好，实现了多种规格容器的缠绕成型。关键词四轴缠绕机；测地线缠绕；嵌入式运动控制器；电子凸轮n合尔滨理工火学工学硕士学位论文TheDesignofFour-axisWindingMachineControlSystemBasedonEmbeddedMotion

8、ControllerAbstractCompositeshavemanyoutstandingadvantagesandexcellentperformance，whichiswidelyusedinthefieldofaerospace，military，in