導(dǎo)語：如何才能寫好一篇運動控制器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

Abstract: This article is about GT-400-SV series of motion controllers, based on the development of four-axis motion platform, controlled by PC. The paper demonstrates by examples, motion controllers can realize motion control through simple program on PC without special software of NC. It can also realize mutiaxial continuous trajectory control, providing users with great development space.

關(guān)鍵詞： 運動控制；數(shù)控編程；高級語言VC

Key words: motion control；CNC programming；high-level language of VC

中圖分類號：TP319 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）11-0018-02

0 引言

傳統(tǒng)的數(shù)控機床的數(shù)控編程，對于不同的數(shù)控系統(tǒng)可采用不同的G代碼可以完成零件圖形的編制，通過數(shù)控系統(tǒng)的輸入到數(shù)控機床，進行零件的模擬仿真操作后，可通過機床完成零件的加工。固高科技有限公司生產(chǎn)的GT系列運動控制器，也可實現(xiàn)傳統(tǒng)機床中的兩種軌跡的多軸協(xié)調(diào)運動：直線插補、圓弧插補，通過VC語言同樣可完成傳統(tǒng)零件G代碼程序。

1 坐標(biāo)映射原理

在采用VC語言編程過著中，運動控制器通過坐標(biāo)映射將控制軸由單軸運動控制模式轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系運動控制模式。在坐標(biāo)系運動控制模式下，可以實現(xiàn)單段軌跡運動、多段軌跡連續(xù)運動。運動控制器開辟了底層運動數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，可以實現(xiàn)多段軌跡快速、穩(wěn)定的連續(xù)運動。運動控制器利用一個四維坐標(biāo)系（X-Y-Z-A），描述直線、圓弧插補軌跡。其中X-Y-Z三個軸構(gòu)成圖1所示的數(shù)控機床所采用的右手笛卡爾坐標(biāo)系，根據(jù)零件圖形的特點，可以在二維（X-Y）、三維（X-Y-Z）坐標(biāo)系描述運動軌跡。利用直線、圓弧命令完成零件輪廓的描述。

其中X、Y、Z和軸號1、2、3相對應(yīng)，對于A軸和4軸對應(yīng)，表示表示繞著X軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的選擇坐標(biāo)軸。坐標(biāo)軸映射函數(shù)如下：

void MapAxis() //坐標(biāo)映射函數(shù)

{

short rtn;

double cnt1[5]={1,0,0,0,0}; /* 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置坐標(biāo)映射數(shù)組 */

double cnt2[5]={0,1,0,0,0}; /* 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置坐標(biāo)映射數(shù)組 */

double cnt3[5]={0,0,1,0,0}; /* 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置坐標(biāo)映射數(shù)組 */

double cnt4[5]={0,0,0,1,0}; /*根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置坐標(biāo)映射數(shù)組 */

rtn=GT_MapAxis(1,cnt1); error(rtn); /* 映射第1 軸到X 軸 */

rtn=GT_MapAxis(2,cnt2); error(rtn); /* 映射第2 軸到Y(jié) 軸 */

rtn=GT_MapAxis(3,cnt3); error(rtn); /* 映射第3 軸到Z 軸 */

rtn=GT_MapAxis(4,cnt4); error(rtn); /* 映射第4 軸到A 軸 */

}

2 編程實例

2.1 對運動控制器初始化和軸的初始化動作 首先是運動控制器的打開語句（GT_Open();）和運動控制器復(fù)位語句（GT_Reset();），以建立主機與運控器之間的通訊定義軸1為模擬量輸出，采用T曲線模式，軸2同軸1設(shè)。

2.2 完成運動控制器各個坐標(biāo)軸的初始化，并進行坐標(biāo)軸的設(shè)置 如對1軸進行初始化，程序如下：

GT_Axis(1);//控制軸為軸1

GT_LmtsOff();//關(guān)閉當(dāng)前軸的限位開關(guān)

GT_AlarmOff();//關(guān)閉當(dāng)前軸的報警

GT_ClrSts();//清狀態(tài)（解除原來軸的狀態(tài)）

GT_CtrlMode(0);//選擇當(dāng)前軸控制模式，0為模擬量輸出，即閉環(huán)控制，采用伺服交流電機

GT_SetKp(1); //設(shè)置PID參數(shù)

GT_Update();//參數(shù)生效

GT_AxisOn();//軸打開

如果在多軸控制中，對于每個坐標(biāo)軸都應(yīng)有相應(yīng)的設(shè)置，在設(shè)置過程中要根據(jù)各個軸所連接伺服單元和電機的形式修改相應(yīng)的函數(shù)。如采用步進電機可設(shè)置GT_CtrlMode(1);其中1代表為脈沖量輸出，即開環(huán)控制。

軸1運動軌跡進行設(shè)置，程序如下：

GT_Axis(1);

GT_PrflT(); //軸1規(guī)劃為T形曲線運動軌跡

GT_SetVel(2); //速度的單位是 脈沖每200微秒

GT_SetAcc(1); //加速度單位是 脈沖每100微秒平方

GT_SetPos(50000); //位置的單位是 脈沖

GT_Update();

2.3 坐標(biāo)系軌跡運動實現(xiàn)的參考程序

2.3.1 采用VC語言，進行面板制作及調(diào)試 采用VC程序，進行控制面板的制作，并完成零件程序的調(diào)試，見圖2。

2.3.2 圖形編程程序 采用四軸運動開發(fā)系統(tǒng)提供的專業(yè)的函數(shù)，完成圖1零件的編程的編制，參考程序如下：

void CMyDlg::OnButton5()

{

double cnt1[5]={2000,0,0,0,0};

double cnt2[5]={0,2000,0,0,0};

double cnt3[5]={0,0,2000,0,0};

//double cnt4[5]={0,0,0,2000,0};

GT_MapAxis(1,cnt1);

GT_MapAxis(2,cnt2);

GT_MapAxis(3,cnt3);

//GT_MapAxis(4,cnt4);

GT_StrtList();

GT_MvXYZA(0,0,0,0,0.1,0.0000001);

/*設(shè)置緩沖區(qū)起點定位坐標(biāo)（0mm,0mm,0mm,0mm），合成速度3m/min,合成加速度

0.9m/min2 */

GT_LnXY(27,0); //圖形加工

GT_LnXYZ(27,0,-5);

GT_LnXY(27,17);

GT_ArcXY(18,18,45);//以坐標(biāo)（18，18）為圓心，以坐標(biāo)（27，17）為起點，正向45 度圓弧。

GT_LnXY(-17,27);

GT_ArcXY(-18,18,45);

GT_LnXY(-27,-17);

GT_ArcXY(-18,-18,45);

GT_LnXY(17,-27);

GT_ArcXY(18,-18,45);

GT_LnXY(17,0);

GT_LnXY(0,0);

GT_EndList(); //關(guān)閉緩沖區(qū)

GT_StrtMtn(); //啟動緩沖區(qū)的命令

}

3 結(jié)束語

與傳統(tǒng)的數(shù)控裝置相比，基于VC的運動控制器具有技術(shù)更新，功能更加強大，可以實現(xiàn)多種運動軌跡控制，是傳統(tǒng)數(shù)控裝置的換代產(chǎn)品；結(jié)構(gòu)形式模塊化，可以方便地相互組合，建立適用于不同場合、不同功能需求的控制系統(tǒng)；操作簡單，在PC上經(jīng)簡單編程即可實現(xiàn)運動控制，而不一定需要專門的數(shù)控軟件。目前，運動控制技術(shù)由面向傳統(tǒng)的數(shù)控加工行業(yè)專用運動控制技術(shù)而發(fā)展為具有開放結(jié)構(gòu)、能結(jié)合具體應(yīng)用要求而快速重組的先進運動控制技術(shù)。給用戶提供了很大的開發(fā)空間，同時在軟件開發(fā)過程中，各種算法的綜合應(yīng)用給專用數(shù)控設(shè)備的特殊功能的實現(xiàn)提供了可能。

參考文獻：

[1]固高公司.GT2-4002-SV四軸運動控制器用戶手冊，2008.

篇2

關(guān)鍵詞： 數(shù)控系統(tǒng)； 軟件架構(gòu)； 數(shù)字信號處理器； BIOS

中圖分類號： TN911?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）20?0065?05

Software system architecture of motion controller based on DSP and BIOS kernel

ZHOU Chen?zhong， LI Jian?wei， PI You?guo

（DOE Key Lab of Autonomous System and Network Control， South China University of Technology， Guangzhou 510640， China）

Abstract： Texas Instruments （TI） company’s BIOS real?time kernel was used on the controller hardware platform， which takes TI’s DSP as the main control chip and FPGA as the auxiliary control device. A software architecture solution for a motion controller is proposed， in which the secondary development and transplantation of functional components can be achieved according to the needs of different users. The modular design is adopted for software source code， which has standardized function interface and good maintainability. The experimental test indicates it can meet the requirements of openness， real time and portability.

Keywords： CNC system； software architecture； DSP； BIOS

0 引 言

作為數(shù)控系統(tǒng)核心控制部件的運動控制器，市場上有基于單片機、基于ARM為主控處理+FPGA/CPLD作為輔控處理、基于DSP為主控處理+FPGA/CPLD作為輔控處理等多種硬件平臺的解決方案。在不同的硬件平臺上，軟件系統(tǒng)調(diào)度方案可以采用μC/OS?Ⅱ，BIOS，RT?Linux，VxWorks等多種實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，因而衍生出各種軟件系統(tǒng)的架構(gòu)方案[1]。采用TI公司TMS320C6713系列DSP芯片為主控芯片+FPGA作為輔控芯片的硬件平臺的解決方案，其數(shù)據(jù)吞吐量和高速浮點運算上具有一般單片機不可比擬的優(yōu)勢。而采用TI公司的DSP芯片和CCS的開發(fā)平臺，可以使用配套的非開放源代碼的BIOS實時內(nèi)核，在中小型數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)上，其更加專業(yè)，相比采用ARM硬件平臺而使用的開放性源代碼的實時操作系統(tǒng)內(nèi)核，采用DSP硬件平臺與BIOS內(nèi)核的運動控制器穩(wěn)定性更好，能夠節(jié)約實時操作系統(tǒng)移植和測試時間，縮短開發(fā)周期，因而其是一種合理有效的解決方案[2]。

為了能夠在該平臺上進行有效的模塊化數(shù)控功能組件的開發(fā)、維護和移植，本文提出了一種標(biāo)準(zhǔn)化的軟件分層與接口架構(gòu)方案。該方案可作為一種設(shè)計模式，滿足不同用戶的基本功能與二次開發(fā)需求。

1 系統(tǒng)整體方案

1.1 運動控制器硬件實現(xiàn)平臺

本文采用的運動控制器的硬件系統(tǒng)[3]框圖如圖1所示。其中，TMS320C6713系列DSP具有浮點運算器，能快速高效地完成工件加工軌跡插補計算。其集成外部擴展擴的EDMA和EMIF總線具有數(shù)據(jù)吞吐量大的特點。該DSP主頻為225 MHz，對應(yīng)的指令周期為4.4 ns，相應(yīng)的運算速度可達1 800 MIPS/1 350 MFLOPS，適用于中小型數(shù)控系統(tǒng)主控制器的需求[4]。

ACTEL公司的A3P400系類FPGA是一種高密度，等效40萬門器件，其可配置的I/O可以兼容多種類型的數(shù)字電平。另外ACTEL公司提供的Libero集成開發(fā)工具，能提供數(shù)字PLL、高速FIFO等多種通用型軟核模塊，能夠節(jié)約開開發(fā)時間與成本，是作為運動控制器外部通信總線接口的一種可靠高效的硬件方案。

圖1 運動控制器硬件結(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)軟件層次劃分

本文軟件系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)劃分[1]，其層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 軟件架構(gòu)層次圖

（1） 用戶應(yīng)用接口層?？筛鶕?jù)具體的用戶需求開發(fā)各種功能的數(shù)控應(yīng)用模塊，并將各功能模塊作為組件通過接口嵌入到系統(tǒng)軟件中來。本文所開發(fā)的基礎(chǔ)用戶組件塊及其功能將在下一節(jié)詳細描述。

（2） BIOS內(nèi)核層。采用TI公司的CCS3.3提供的BIOS內(nèi)核以及其各種內(nèi)核組件，可有效縮短內(nèi)核移植和測試時間。CCS3.3提供圖形化界面接口，如圖3所示。其可對內(nèi)核各個組件進行配置和應(yīng)用。它的內(nèi)核通過編譯后將在文件鏈接時植入程序，生成最后可執(zhí)行文件。

（3） 硬件驅(qū)動層。用于管理運動控制器板卡上與DSP相連的各個硬件設(shè)備的驅(qū)動，并為內(nèi)核與用戶應(yīng)用層提供硬件訪問接口。板卡硬件包括：FIFO通信緩沖器、CNC脈沖發(fā)生器、UART總線控制器、SERCOS總線控制器等。外部模擬數(shù)字硬件設(shè)備采用FPGA或?qū)Ｓ肐C實現(xiàn)。

圖3 BIOS內(nèi)核圖形化配置界面

2 用戶應(yīng)用軟件任務(wù)劃分

用戶應(yīng)用軟件組件模塊可分為基礎(chǔ)組件和擴展組件[5]?；A(chǔ)組件提供數(shù)控系統(tǒng)基本的加工、維護、調(diào)試、監(jiān)控等各種接口控制功能。擴展組件根據(jù)特定的用戶需求可選擇性裁剪安裝，一般擴展組件包括軟PLC編程接口，SERCOS總線、脈沖、TCP/IP、UART等各種通信協(xié)議數(shù)據(jù)包解析與格式轉(zhuǎn)換等功能。BIOS內(nèi)核是一款多任務(wù)實時內(nèi)核，可以在系統(tǒng)多個用戶基礎(chǔ)任務(wù)之間進行調(diào)度。本文所描述系統(tǒng)基本用戶組件任務(wù)劃分見圖4。

圖4 運動控制器硬件結(jié)構(gòu)圖

2.1 HMI任務(wù)

HMI通信數(shù)據(jù)包幀格式如表1所示。HIM任務(wù)處理流程如圖5所示。

（1） 通信數(shù)據(jù)包格式。通信數(shù)據(jù)包格式固定，但功能信息結(jié)構(gòu)格式不固定[6]。不同的信息，如調(diào)試信息、G代碼腳本信息的內(nèi)容等采用不同的信息格式，這樣用戶在增加新的功能組件時，只要自己編寫新的信息格式和編碼與解析方式，就能利用原有的通信協(xié)議進行開發(fā)，使得系統(tǒng)代碼能夠移植和重新利用。

表1 HMI數(shù)據(jù)包幀格式

圖5 HIM任務(wù)處理流程圖

（2） 數(shù)據(jù)包生成器。從已處理完的HMI信息隊列中按照不同約定信息格式讀取信息，并按照數(shù)據(jù)包的格式為其添加幀頭、物理地址、校驗碼等，生成一組數(shù)據(jù)幀，并將該數(shù)據(jù)幀通過EMIF總線寫入FPGA中的UART發(fā)送FIFO，待其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)字電平發(fā)送給上位機。

（3） 數(shù)據(jù)包解析器。通過EMIF總線從在FPGA中實現(xiàn)的UART總線接收FIFO中讀取一個數(shù)據(jù)幀，并按照約定的用戶應(yīng)用的解析方式解析成對應(yīng)的信息，并將信息加載到HMI接收信息隊列，等待數(shù)據(jù)處理與交換任務(wù)啟動進行處理。

2.2 用戶數(shù)據(jù)處理與交換任務(wù)

用戶數(shù)據(jù)處理與交換任務(wù)流程如圖6所示。

本系統(tǒng)提供G代碼腳本解釋器、調(diào)試維護命令殼、系統(tǒng)錯誤診斷器三個基礎(chǔ)組件。用戶可根據(jù)特定需求植入新的組件，并編寫對應(yīng)組件接口信息編碼與解析方式。

（1） G代碼腳本解釋器[7]

數(shù)控G代碼解釋的方案很多。部分廠商采用在上位機解析成配置信息碼，并發(fā)送給運動控制器的方案。但此方案會增加數(shù)據(jù)通信量，使得通信時延增加。本系統(tǒng)采用的方案是：上位機以字符串格式將數(shù)控G代碼腳本信息打包發(fā)送給運動控制器，運動控制器對字符串進行重新組合，并通過識別組合碼配置數(shù)控參數(shù)控制塊。該方案可以減少通信負擔(dān)，減小通信延時，但是將增大DSP的運算處理量。因為DSP運算速度明顯要塊于通信傳輸速率，所以該方案是一種合理的折中方案。

圖6 用戶數(shù)據(jù)處理與交換任務(wù)流程圖

（2） 調(diào)試維護命令殼

該功能用于系統(tǒng)開發(fā)階段和系統(tǒng)維護階段。系統(tǒng)集成該功能夠之后，根據(jù)開發(fā)人員提供的維護指令手冊，在上位機輸入維護指令，返回運動控制器相應(yīng)的關(guān)鍵系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運行狀態(tài)碼，能幫助維護人員快速地判斷系統(tǒng)運行中的故障，并為數(shù)控機床每個加工軸提供電機測試接口。

（3） 系統(tǒng)錯誤診斷器

負責(zé)管理和存儲數(shù)控系統(tǒng)需要監(jiān)控運行的重要模塊信息，一旦重要模塊運行發(fā)生故障，則把錯誤編碼保存在系統(tǒng)錯誤診斷器中，并在任務(wù)運行時將錯誤碼發(fā)送給上位機。

2.3 運動控制任務(wù)

運動控制任務(wù)是運動控制器最核心的部分，也是BIOS內(nèi)核所管理的任務(wù)中優(yōu)先級最高的一個任務(wù)。不同廠商的控制器有不同的實現(xiàn)方案。為了能夠清晰理解與移植本文所述系統(tǒng)的運動控制程序，圖7給出了運動控制的行為與數(shù)據(jù)流框圖。

根據(jù)圖7所描述的運動控制行為，編寫的運動控制任務(wù)程序的流程圖如圖8所示。

圖7 運動控制的行為與數(shù)據(jù)流圖

圖8 運動控制任務(wù)流程圖

（1） 加工軌跡計算。加工軌跡計算控制器，綜合數(shù)控配置參數(shù)與實時的反饋數(shù)據(jù)，通過各種數(shù)值計算方法，進行各種數(shù)控插補計算，得到最終的加工數(shù)據(jù)，可以通過脈沖編碼格式或者SERCOS通信總線，發(fā)送給控制CNC的每個軸的伺服電機驅(qū)動器，控制電機的旋轉(zhuǎn)與進給。

（2） 電機驅(qū)動管理。實時地管理監(jiān)控CNC每個軸的電機驅(qū)動器。讀取驅(qū)動器的工作狀態(tài)，將需要上位機進行實時監(jiān)控的數(shù)控實時運行數(shù)據(jù)寫入CNC接收信息隊列，并通過數(shù)據(jù)交換控制任務(wù)，發(fā)送到上位機用于監(jiān)控。當(dāng)有電機驅(qū)動器運行出現(xiàn)異常時，可以及時進行保護停止，并發(fā)送運行故障編碼。

3 軟件方案的驗證性測試

在本實驗室研發(fā)的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)測試平臺如圖9所示。其中，HMI板通過JTAG接口與調(diào)試主機1相連，運動控制板通過JTAG接口與調(diào)試主機2相連。HMI板與運動控制板通過RS 422總線連接，并在采用UART協(xié)議進行通信[6，8]。

由于電機運行軌跡與效果無法很好通過圖片展示，并且本實驗?zāi)康闹饕球炞C整個軟件系統(tǒng)架構(gòu)的可行性，并修補程序BUG。因而建議采用硬件模擬運行加Matlab仿真的驗證方法。

圖9 運動控制測試平臺

采用圓弧插補測試的方法，在上位機通過G代碼腳本格式導(dǎo)入測試指令腳本，運動控制器讀取數(shù)據(jù)包，解析出測試腳本信息后，進行處理和運算，得出的運算數(shù)據(jù)保存后，導(dǎo)入Matlab仿真軟件，生成運行軌跡圖，以便模擬仿真電機的實際運行軌跡。表2為CNC測試腳本的加工軌跡數(shù)據(jù)。

表2 測試加工軌跡數(shù)據(jù)

圖10為經(jīng)過系統(tǒng)運行得到的加工軌跡與原始測試數(shù)據(jù)的軌跡對照。

圖中點線：測試腳本數(shù)據(jù)擬合曲線；實線：DSP計算的加工數(shù)據(jù)擬合曲線。從方案驗證性測試實驗得到的模擬數(shù)據(jù)擬合圖像和原始腳本測試數(shù)據(jù)對比，可以驗證該軟件架構(gòu)方案和基礎(chǔ)用戶組件能在實驗室的CNC系統(tǒng)平臺上穩(wěn)定可靠地運行，因而驗證了該軟件架構(gòu)方案的可行性。

圖10 加工軌跡測試與模擬軌跡

4 結(jié) 語

本文基于TI公司的C6713系列DSP+FPGA作為硬件實現(xiàn)方案的運動控制器平臺，提出一種可移植性軟件架構(gòu)方案。通過三層軟件結(jié)構(gòu)模型的描述和基礎(chǔ)性用戶組件與接口的任務(wù)劃分，為用戶的功能的二次開發(fā)與軟件代碼的維護提供的一個基礎(chǔ)性平臺。并通過加工腳本測試驗證了方案的可行性與穩(wěn)定性。

參考文獻

[1] 王濤，王太勇，許愛芬，等.嵌入式實時操作系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].計算機工程，2008，34（4）：250?268.

[2] 孫禾鳳.基于DSP/BIOS的運動控制器軟件開發(fā)[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2008.

[3] 吳，皮佑國.基于DSP和FPGA的運動控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2011（2）：75?82.

[4] Texas Instruments Incorporated. TMS320C6713B floating?point digital signal processor SPRS294B [R]. USA： Texas Instruments Incorporated， 2006.

[5] 毛軍紅，李黎川，吳序堂.機床數(shù)控軟件化結(jié)構(gòu)體系[J].機械工程學(xué)報，2006，36（7）：48?51.

[6] 蔣明柯，皮佑國.數(shù)控系統(tǒng)中RS 485串行通信協(xié)議的設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2013（5）：23?26.

[7] [美]凱賽達.計算機數(shù)控技術(shù)應(yīng)用：加工中心和切削中心[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

[8] 范德和，皮佑國.基于DSP和FPGA的運動控制器高速串行通信設(shè)計[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2011（9）：58?62.

篇3

關(guān)鍵詞：碼垛機；2軸同步平移；三菱FX3U；三菱20GM

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）35-0234-02

直角碼垛機基于PLC、伺服驅(qū)動等技術(shù)，實現(xiàn)取箱、放箱控制等功能。其結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)，高度約2.8米，可以安裝在普通樓層。

Y軸1和Y軸2平移，如果使用PLC脈沖輸出，進行單軸獨立控制時，由于兩軸運行不同步，加上生產(chǎn)現(xiàn)場的電氣干擾、控制器的性能等原因，運行時有可能導(dǎo)致箱子掉落或者夾壞箱子、伺服驅(qū)動器過載報警，使設(shè)備運行停止，影響了生產(chǎn)效率。

本文介紹的直角碼垛機使用了三菱FX3U系列PLC控制器、三菱20GM運動控制器（線性插補，Y軸1和Y軸2平移的控制）、松下A5系列伺服驅(qū)動器和伺服電機（實現(xiàn)X軸、Y軸1、Y軸2和Z軸的定位控制），實現(xiàn)了Y軸1和Y軸2同步平移，使設(shè)備運行性能更加穩(wěn)定、可靠。碼垛機的外形，如圖1所示。

本文重點介紹Y軸1和Y軸2同步平移的控制，分析Y軸1和Y軸2電氣原點的設(shè)定方法、放箱控制的PLC程序設(shè)計。

1 Y軸1和Y軸2電氣原點的設(shè)定

Y軸1和Y軸2同步平移的運動控制，實現(xiàn)了取箱、放箱的控制功能。本設(shè)備的松下A5系列伺服電機安裝有增量式編碼器，在設(shè)備斷電后，再次通電運行前，都必須執(zhí)行軸回原點操作，所以在Y軸1和Y軸2上分別安裝了原點傳感器，前鉤板、后推板上安裝有金屬檢測塊。

Y軸1驅(qū)動的前鉤板上安裝的彈簧壓縮適量位置后與金屬檢測塊的距離約為75mm。YS2驅(qū)動的后推板與金屬檢測塊的距離約為80mm。兩個原點傳感器的距離約為1189mm。原點傳感器的安裝。

篇4

關(guān)鍵詞：W5500；以太網(wǎng)；Socket；C++；服務(wù)器；客戶端

引言

隨著自動化控制技術(shù)的飛速發(fā)展，基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制總線得到了廣泛的使用，給工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的效益，然而主流的現(xiàn)場控制總線成本較高，對維護和使用人員的技術(shù)有著較高的要求，這使得一些中小工廠無力享受技術(shù)進步帶來的紅利，于是基于嵌入式系統(tǒng)的集成以太網(wǎng)芯片W5500應(yīng)運而生。相關(guān)技術(shù)行業(yè)的發(fā)展，讓基于以太網(wǎng)的運動控制系統(tǒng)變得多元化，有廣泛的應(yīng)用前景和潛在的經(jīng)濟價值，在此基礎(chǔ)上研究使用便捷，適應(yīng)性強，信號傳輸穩(wěn)定，低成本的嵌入式以太網(wǎng)接口是非常有意義的。

基于嵌入式的以太網(wǎng)接口以往都采用軟協(xié)議棧，因此會占用大量的CPU資源，導(dǎo)致傳輸延遲較高，可連接客戶端較少且容易掉線，在這種情況下就需要一種基于硬件協(xié)議棧的以太網(wǎng)通信接口來滿足控制信號的穩(wěn)定高速傳輸。W5500是一款采用全硬件TCP/IP協(xié)議棧的嵌入式以太網(wǎng)控制器，它能使嵌入式系統(tǒng)通過SPI（串行外設(shè)接口）接口輕松地連接到網(wǎng)絡(luò)，通過使用W5500，用戶只需通過使用一個簡單的socket程序就能實現(xiàn)以太網(wǎng)的應(yīng)用，而不再需要處理一個復(fù)雜的以太網(wǎng)控制器了。

1 系統(tǒng)硬件平臺

主控芯片采用意法半導(dǎo)體公司的基于ARM-CortexM3內(nèi)核的STM32F103VCT6處理器作為系統(tǒng)核心，器件有SPI2332，W5500配上一塊帶電容觸摸輸入的TFT液晶彩屏。

2 以太網(wǎng)客戶機端的搭建

2.1 以太網(wǎng)硬件接口的設(shè)計

本控制器通信接口采用W5500方案，將硬件TCP/IP協(xié)議棧，MAC層以及PHY層集成到一塊芯片里，大大簡化了硬件設(shè)計，通過SPI通信協(xié)議與MCU通信，且對CPU性能要求不高，節(jié)省了嵌入式處理器的I/O資源（圖1）。

2.2 通信部分軟件設(shè)計

由于TCP/IP協(xié)議棧已經(jīng)在W5500中實現(xiàn)，MCU只需要配置和讀取寄存器的數(shù)據(jù)即可，程序框圖如圖2所示。

3 基于socket編程的服務(wù)器端功能的實現(xiàn)

服務(wù)器是基于Vc++6.0平臺開發(fā)的，采用的是MFC和Socket套接字編程，Socket的版本為2.0.所采用的通信協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。為了適用于多客戶端的連接要求，服務(wù)器采取多線程的編程方案，即可以同時響應(yīng)多客戶鏈接請求事件和數(shù)據(jù)讀取事件[1]。接下來介紹的是服務(wù)器的工作流程：

3.1 響應(yīng)連接請求

啟動服務(wù)器，首先進行初始化，設(shè)置監(jiān)聽端口（監(jiān)聽的端口號為6000）及綁定計算機，無誤后開啟一個線程等待客戶端連接。當(dāng)一個客戶端連接成功后，服務(wù)器立即開啟一個新線程等待下一個客戶端連接，當(dāng)客戶端斷開連接后，相應(yīng)的線程也會隨之結(jié)束。這樣服務(wù)器便可以響應(yīng)多客戶端連接了。

3.2 數(shù)據(jù)區(qū)分與轉(zhuǎn)發(fā)

不僅僅是PC端要向服務(wù)器上傳數(shù)據(jù)，客戶機也要向服務(wù)器上傳設(shè)備運行數(shù)據(jù)，如何來區(qū)分和存儲這些數(shù)據(jù)顯然是一個頭號問題。這里采用的方法是給數(shù)據(jù)一個“身份證號”ID，每一個設(shè)備發(fā)的數(shù)據(jù)具有唯一的ID，這樣這些數(shù)據(jù)到任何一臺設(shè)備上都能被識別。具體做法在后文中說明。服務(wù)器在收到數(shù)據(jù)后用left（）函數(shù)取出前兩位進行“身份識別”，然后將其存入相對應(yīng)的數(shù)組中，這樣便完成了數(shù)據(jù)的區(qū)分存儲。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)是服務(wù)器最重要的功能，服務(wù)器收到PC端發(fā)來的數(shù)據(jù)后向下位機轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)器收到下位機傳上來的收據(jù)后下PC端轉(zhuǎn)發(fā)。

以上功能的實現(xiàn)還需要用到以下幾個函數(shù)：

Listen（）：監(jiān)聽端口；

Accept（）：用于響應(yīng)連接請求；

Send（）：用于發(fā)送數(shù)據(jù)；

Receive（）：用于接收數(shù)據(jù)[2]。

還有一些用作數(shù)據(jù)存儲的數(shù)組，如csdata[]，csRundata[].

3.3 服務(wù)器工作流程圖（圖3）

4 基于socket編程的PC端的實現(xiàn)

（1）PC端是服務(wù)器的控制終端，開發(fā)平臺和技術(shù)支持和上面服務(wù)器一樣，這里不再介紹。PC端的功能是通過連接服務(wù)器向下位機傳輸控制數(shù)據(jù)。

（2）PC端操作界面（圖4）：

操作界面一共五個區(qū)域。其中三個操作區(qū)，操作區(qū)一和二都是指令和數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)，一共10組。每組的指令都相同，一共有六個，分別是：位移，時間，速度，輸入，輸出，掃描和跳轉(zhuǎn)；每個指令對應(yīng)唯一的ID，見表1，默認為空。每個數(shù)據(jù)為四位，和前面的指令I(lǐng)D組成一個數(shù)據(jù)塊，指令I(lǐng)D在前，數(shù)據(jù)在后。在發(fā)送時，每個數(shù)據(jù)塊依順序連在一起組成數(shù)據(jù)鏈。數(shù)據(jù)塊的個數(shù)放在數(shù)據(jù)鏈的開頭，再加上能夠被其它設(shè)備識別的幀頭和幀尾，形成一個數(shù)據(jù)包。格式如下：

Ni+A5+number+數(shù)據(jù)塊1+數(shù)據(jù)塊2+……+數(shù)據(jù)塊N+5A

Ni：下位機代號（i=1，2，3…）；

A5： 幀頭；

Number： 數(shù)據(jù)塊個數(shù)；

數(shù)據(jù)塊：指令+數(shù)據(jù)；

5A： 幀尾。

操作區(qū)三是控制區(qū)，執(zhí)行連接服務(wù)器和相關(guān)操作。還有兩個區(qū)是顯示區(qū)，其中左顯示區(qū)顯示軟件的運行狀況，右顯示區(qū)顯示服務(wù)器返回的客戶機設(shè)備運行數(shù)據(jù)。

操作界面上的“連接”和“上傳”兩個按鈕分別執(zhí)行連接服務(wù)器和向服務(wù)器上傳數(shù)據(jù)的功能。

（3）PC端工作流程圖（圖5）

5 云端服務(wù)器實現(xiàn)

云服務(wù)器采用阿里云方案，采用Windows Server操作系統(tǒng)。具體搭建過程：

5.1 租用合適的服務(wù)器

進入阿里云首頁，選擇彈性計算中的云服務(wù)器ECS，點擊立即購買后選擇服務(wù)器配置，由于本控制器不需要做大規(guī)模的運算，所以選擇最為廉價的簡約型t1，將服務(wù)器地址選為最為便宜的青島地區(qū)，由于簡約型t1服務(wù)器僅有1核志強E5 CPU和1GB內(nèi)存，所以在操作系統(tǒng)選項中選擇32位的Windows Server 2008標(biāo)準(zhǔn)版SP2 32位中文版，購買后系統(tǒng)會自動安裝。

5.2 配置服務(wù)器系統(tǒng)

服務(wù)器系統(tǒng)安裝完成后，在實例詳情中點擊連接管理終端，輸入密碼后可以對云端服務(wù)器進行操作。首先，為了今后操作方便，在個性化中把計算機，用戶文件等常用快捷方式添加到桌面，接著，為了程序不因內(nèi)存過小而運行不了，在計算快捷方式上右鍵，點擊高級系統(tǒng)設(shè)置，選擇性能-高級-虛擬內(nèi)存，將C盤作為托管的系統(tǒng)，然后，為了方便將調(diào)試程序傳輸?shù)椒?wù)器系統(tǒng)，在服務(wù)器系統(tǒng)中下載安裝百度云，至此，服務(wù)器系統(tǒng)部分基本搭建完成。

6 服務(wù)器與客戶機通信協(xié)議的制定和實現(xiàn)

根據(jù)事先約定：

（1）客戶機上傳的數(shù)據(jù)以Di開頭，Di結(jié)尾（i是客戶機號，如1、2、3）；（2）PC端上傳的數(shù)據(jù)格式：Ni+A5+數(shù)據(jù)個數(shù)+數(shù)據(jù)塊+5A。（i是客戶機號，如1、2、3）。

7 結(jié)束語

采用W5500作為以太網(wǎng)接口的運動控制器與云端服務(wù)器連接穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳送延遲低，PC端客戶機數(shù)據(jù)傳輸順利，可以及時觀測到運動控制器的工作情況。

參考文獻

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作者簡介：賀順，性別：男，年齡：21，籍貫：浙江省紹興市，職稱：學(xué)生，學(xué)歷：在讀本科，南京工程學(xué)院，研究方向：自動化。

篇5

ス丶詞:移動機器人編隊；隊形參數(shù)化；運動控制；虛結(jié)構(gòu)

ブ型擠擲嗪: TP242.6 文獻標(biāo)志碼:A

Abstract: This paper studied how to achieve the diversity, stability and continuity of formation change for mobile robots，and solved the problem of obstacle and collision avoidance for the robot formation to reach the destination. The basic formation was analyzed and the idea of formation parameterization was presented. Parametric mathematical model was established for the virtual structure of basic formation. Formation alternated between basic formation and derivative formation by adjusting the parameters. Robot motion can be controlled by using behavior fusion method, follow pilot method, artificial potential field method and virtual structure method. The simulation and experimental results show that this strategy not only retains the advantage of stability and rapid formation of virtual structure method but also improves flexibility.

Key words: mobile robot formation; formation parametrization; motion control;virtual structure

移動機器人編隊是一個具有典型性和通用性的多機器人協(xié)調(diào)問題，是多機器人協(xié)調(diào)問題的基礎(chǔ)。所謂編隊控制是指多個機器人在到達目的地的過程中，保持某種隊形，同時又要適應(yīng)環(huán)境約束(例如存在障礙物或者空間的物理限制)的控制技術(shù)。通過研究開發(fā)及實用化，該技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、柔性制造、無人探險(海洋、太空、核環(huán)境)，特別是在國防工業(yè)中的巨大應(yīng)用前景逐步表現(xiàn)出來。目前實現(xiàn)編隊主要方法有產(chǎn)生式方法、行為融合方法、跟隨領(lǐng)航者法、虛結(jié)構(gòu)法等［1-3］，這些方法都有著不同的優(yōu)、缺點。產(chǎn)生式方法的優(yōu)點是反應(yīng)速度很快，缺點是規(guī)則不容易制定。行為融合方法的優(yōu)點是每個機器人都可以兼顧到各種行為，完成各種行為的功能，同時控制意義明確利于實時控制；缺點是各子行為的融合具有不可知性，且融合的方法不容易確定,隊形難以確定。跟隨領(lǐng)航者法優(yōu)點是僅僅給定領(lǐng)航者的行為或軌跡就可以控制整個機器人群體的行為，缺點是保持隊形困難。虛結(jié)構(gòu)法的優(yōu)點是容易制定隊列的策略并且在穩(wěn)定性上有保證，缺點是隊形缺乏靈活性［4-5］。本文提出了一種融合了行為融合方法、跟隨領(lǐng)航者法、虛結(jié)構(gòu)法主要思想，并結(jié)合人工勢場法的多機器人編隊控制方法，能較好地克服上述方法存在的不足。

1 主要思想

在軍事上，美軍機械化突擊分隊在戰(zhàn)場上有四種標(biāo)準(zhǔn)隊形，分別為一字形隊形、單列縱隊形、菱形隊形和楔形隊形［6］，如圖1所示。這四種隊形也被稱為移動機器人編隊的基本隊形，移動機器人編隊在工作過程中，常常需要根據(jù)執(zhí)行的任務(wù)、環(huán)境等因素的變化而改變隊形［7］，許多的隊形由這幾種基本隊形變形而來［8］。

通過對基本隊形的分析，我們發(fā)現(xiàn)每個基本隊形都可以用函數(shù)進行表示，而修改基本隊形的函數(shù)的參數(shù)，可以使其變換到另一種基本隊形或其衍生的隊形?；谶@一特點，結(jié)合虛結(jié)構(gòu)法建立基本隊形的虛結(jié)構(gòu)，將基本隊形進行函數(shù)化，建立參數(shù)化的基本隊形的虛結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型，通過調(diào)整參數(shù)使隊形在四個基本隊形及其衍生的隊形間進行連續(xù)的變換。然后，建立每個機器人與隊形頂點一一對應(yīng)的關(guān)系，并設(shè)定一個領(lǐng)航機器人，領(lǐng)航機器人引領(lǐng)整個編隊奔向最終目標(biāo)點，其他機器人按照隨領(lǐng)航者法奔向其對應(yīng)的頂點。機器人在運行的過程中，利用行為融合方法、人工勢場法和隊形變換法進行避障、避碰。這樣使對機器人編隊的控制轉(zhuǎn)換為對參數(shù)的調(diào)整，既提高了隊形穩(wěn)定性、多樣性，實現(xiàn)避障、避碰、到達終點的功能，又克服了靈活性差的不足。

2 機器人編隊數(shù)學(xué)模型及運動控制

機器人編隊數(shù)學(xué)模型是機器人編隊幾何圖形中各頂點位置關(guān)系的抽象，通過機器人編隊的數(shù)學(xué)模型可以計算出隊形中各頂點的位置；利用人工勢場法等方法建立機器人的運動控制模型，實現(xiàn)對機器人編隊的運動控制。

2.1 機器人編隊數(shù)學(xué)模型

通過對基本隊形的分析，我們將基本隊形表示在同心圓上，R0為領(lǐng)航機器人，其坐標(biāo)為(x0,y0)，Ri為第i個機器人，其坐標(biāo)為(xi,yi)，如圖2所示。依據(jù)圖中所示的關(guān)系，建立各隊形的數(shù)學(xué)模型。

1)一字形隊形、單列縱隊形。

一字形隊形、單列縱隊形用同一個數(shù)學(xué)模型來表示，定義如式(1)所示:

xi=x0+(-1)i×(i+1)/2×γ×cos α

yi=y0+(-1)i×(i+1)/2×γ×sin α (1)

其中：α為隊形的傾角，改變α的值隊形的方向隨之變化，當(dāng)│=0時為一字形隊形，α=90時為列縱隊隊形；γ為機器人間的距離，如圖2(a)所示。

2)楔形隊形。

楔形隊形的數(shù)學(xué)模型如式(2)所示:

xi=x0+(i+1)/2×γ×cos [β+(-1)i×α]yi=y0+(-1)i×(i+1)/2×γ×sin [β+(-1)i×α] (2)

其中：α為隊形的方向角，β為隊形的夾角，γ為機器人間的距離，如圖2(b)所示。

3)菱形。

菱形隊形的數(shù)學(xué)模型如式(3)所示：

xi=x0-γ+γ×cos (i×360/n+β)yi=y0+γ×sin (i×360/n+β) (3)

其中：β為隊形的夾角，γ為菱形內(nèi)切圓的半徑，n為編隊機器人的數(shù)量，如圖2(c)所示。

對以上四個基本隊形的數(shù)學(xué)模型進行綜合，建立如下的基本隊形通用數(shù)學(xué)模型：

xi=x0-M×γ+(-1)(G×i+Q)×K×(i+12)P×

γ×cos(β+H×α)

yi=y0-(-1)i×K×(i+12)P×γ×sin (β+H×α) (4)

式(4)中，M、G、Q、K、P、H為隊形的調(diào)速參數(shù)，其他參數(shù)意義同上。通過對這些參數(shù)的修改不但可以實現(xiàn)四種基本隊形間的變換，而且對每一種基本隊進行變形，實現(xiàn)了隊形的連續(xù)變化。オ

2.2 機器人編隊運動控制

虛結(jié)構(gòu)法在隊形保持方面具有良好的控制能力，但不能解決編隊在避障和防撞的問題；跟隨領(lǐng)航者法能較好解決編隊奔向目標(biāo)上的問題；行為融合方法解決了機器人編隊在復(fù)雜環(huán)境中的避障和防撞問題。本文將機器人編隊的運動過程看做是以上三種控制方法共同作用的結(jié)果，每一種控制方法對編隊的影響力通過人工勢場來實現(xiàn)。因此，通過建立每一種方法對編隊中的機器人的人工勢場，從而融合行為融合方法、跟隨領(lǐng)航者法、虛結(jié)構(gòu)法對機器人編隊的控制能力，使這三種方法揚長避短。具體的實現(xiàn)過程是：首先指定一個機器人作為編隊的領(lǐng)航者(Leader)，建立目標(biāo)點對領(lǐng)航者的人工勢場；然后以領(lǐng)航者用作為隊形的參照點，利用編隊的數(shù)學(xué)模型計算出隊形的所有頂點作為虛結(jié)構(gòu)法隊形控制點，建立每個機器人與頂點一一對應(yīng)的關(guān)系，建立頂點對除領(lǐng)航者外所有其他機器人的人工勢場；再建立機器人之間的人工勢場及障礙物對機器人的人工勢場，最后根據(jù)行為融合的思想將機器人的運動分解為目標(biāo)跟隨運動、避障運動、機器人間的防撞運動，每一種運動都是受相關(guān)的勢場力的作用的結(jié)果，如圖3所示，合力的方向和強度決定了機器人最終運動的方向和速度。

1)目標(biāo)跟隨運動。

對于領(lǐng)航者而者，跟隨運動的目標(biāo)是整個編隊的目標(biāo)，對于其他機器人而言，跟隨運動的目標(biāo)是該機器人所對應(yīng)的隊形頂點。目標(biāo)對相關(guān)的機器人產(chǎn)引力勢場，從而對該機器人產(chǎn)生引力，引力場函數(shù)如式(5)所示：

U┆att(q)=εKρ(q,q┆goal)(5)

其中:Е攀且桓穌的引力比例因子，K目標(biāo)點吸引力強度，ρ(q,q┆goal)是機器人q和目標(biāo)q┆goal之間的距離。相應(yīng)的斥力函數(shù)可表示如下：オ

F┆att(q)=-ΔU┆att(q)=εK(6)

2)避障運動。

避障運動是由于障礙物對機器人所產(chǎn)生產(chǎn)斥力引起，避障運動的方向和速度取決于障礙物對機器人的斥力強度和方向，斥力如下式所示。

F┆obs(q)=η1ρ(q,q┆obs)-1ρ0Δρ(q,q┆obs)ρ2(q,q┆obs),

ρ(q,q┆obs)≤ρ0

0, ρ(q,q┆obs)>ρ0 (7)

其中:η是一個正的斥力比例因子;ρ(q,qobs)為機器人到障礙物的距離;ρ0為障礙物的影響距離，超出了這個距離，障礙物對機器人就沒有斥力的作用。オ

3)機器人間的防撞運動。

為了防止機器人相互碰撞，設(shè)計了機器人間人工斥力勢場，每個機器人對其他機器人所產(chǎn)生的勢力的數(shù)學(xué)模型與障礙物斥力模型相同，如式(7)所示，每個機器人的所受的斥力為其他機器人對該機器的所施加的斥力合力，如式(8)所示。

F┆rob=∑NiF┆robi(8)

機器人總受力為目標(biāo)點的吸引力、所有障礙對其產(chǎn)生的斥力及所有機器人對其產(chǎn)生的斥力的合力，即：

F┆total=F┆att+∑NiF┆ropi+∑MiF┆repi(9)

機器人的運動方向為合力的方向，機器人的運動速度與其所受有合力成正比，即：

V=λ×F┆total(10)

其中λ為合力、速度比例因子。オ

3 仿真實驗及結(jié)果分析

本研究的仿真程序設(shè)計采用Visual C# 2005進行開發(fā)，仿真顯示在計算機的繪圖空間內(nèi)進行；機器人設(shè)計為智能體(Agent)，機器人能感知自己的位置信息，并通過通信獲知其他機器人的位置信息。障礙物為4個圓形的二維障礙物，其位置和大小在一定的范圍內(nèi)隨機生成,分別進行了隊形變換的仿真實驗和避障、避碰仿真實驗。

1)隊形變換仿真。

隊形變換仿真測試了機器人編隊四種隊形變換的過程，隊形的數(shù)學(xué)模型為式(4)，Фㄒt為仿真過程的時間。t=0時刻，隨機產(chǎn)生5個機器人，仿真參數(shù)設(shè)為M=0，G=1，Q=0，K=1，P=0，H=1，β=0，α=90，γ=70,在t=39時刻，Щ器人列排成單列縱隊，如圖4(a)所示；гt=40時刻隊形的傾角α設(shè)為45°，其他參數(shù)不變，編隊經(jīng)過41個單位時間，在t=81時刻，編隊變換成45°的斜隊形，如圖4(b)所示。г詎t=82時刻隊形參數(shù)設(shè)為：M=1，G=1，Q=0，K=2，P=1，H=(-1)i，β=0，α=90，γ=70，在t=141時刻，編隊變換成楔形隊形，如圖4(c)所示；гt=142時刻隊形參數(shù)設(shè)為：M=1，G=1，Q=0，K=1，P=0，H=360/n，β=0，γ=70，在t=267時刻，П嘍穎浠懷閃廡味有危如圖4(d)所示。從仿真的過程中，可以看出機器人編隊能隨著參數(shù)的改變迅速改變隊形，隊形準(zhǔn)確且穩(wěn)定性好；在隊形的變換過程中，機器人能避免互相碰撞。

2)避障、避碰仿真對比。

在避障、避碰仿真對比過程中，分別進行行為融合方法和本文策略控制的機器人編隊通過障礙物的仿真；障礙物為4個圓形的障礙物，其位置和大小在一定的范圍內(nèi)隨機生成。圖5(a)所示為采用行為融合方法控制的機器人編隊通過障礙物的仿真結(jié)果；圖5(b)所示為采用本研究策略控制的機器人編隊通過障礙物的仿真結(jié)果。從圖5(a)、圖5(b)看出兩種方法在通過障礙物時都能順利避開障礙物，機器人間沒有發(fā)生碰撞；同時還可以看出采用本研究策略的圖5(b)比圖5(a)在運行過程中在避障、避碰的前提下保持隊形更好，在通過障礙物區(qū)后，在更短的時間內(nèi)完成了隊形的重整。

以上的兩組仿真實驗結(jié)果表明：采用本策略可以使機器人編隊在運行過程中通過調(diào)整隊形數(shù)學(xué)模型參數(shù)的方式實現(xiàn)隊形的變換；同時具有避障、避碰的作用和隊形穩(wěn)定、歸建迅速的優(yōu)點。

4 結(jié)語

機器人編隊和運動控制是一項復(fù)雜的工程，將目前成功應(yīng)用于機器人編隊和運動控制的策略綜合起來揚長避短不失為一種很好的思路。本文通過建立隊形的數(shù)學(xué)模型將隊形進行參數(shù)化，實現(xiàn)了隊形變換的連貫性；利用虛結(jié)構(gòu)法對隊形進行約束，從而使隊形的穩(wěn)定；在機器人運動過程中利用人工勢場法、行為融合、領(lǐng)航者法實現(xiàn)機器人的避障、避碰。仿真結(jié)果表明該策略既能彌補單一算法的不足又能保留其優(yōu)點，達到了預(yù)期的目標(biāo)，為相關(guān)的研究提供了很好的借鑒。

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篇6

1.1傳感器模塊

在汽車機械控制系統(tǒng)中運用自動化技術(shù)能夠?qū)ζ嚨墓ぷ鳡顟B(tài)進行實時監(jiān)控。自動化技術(shù)的應(yīng)用主要有兩種傳輸形式。一是按照時間的順序來進行傳輸，二是以不同的頻率來發(fā)送信號信息。如信息被系統(tǒng)成果收錄，自動化技術(shù)則可以控制汽車行駛的安全性與穩(wěn)定性。

1.2中央控制模塊

汽車機械控制系統(tǒng)中自動化技術(shù)主要就是利用重要控制系統(tǒng)模塊來對系統(tǒng)的工作進行合理的調(diào)配與安排。在中央控制系統(tǒng)中多個網(wǎng)絡(luò)接口能夠?qū)⑿枰獋鬟f的信息及時傳遞至其他工作層面，進而對不同類別的信息進行整理，完成信息的合理配發(fā)，進而持續(xù)提升汽車重要控制系統(tǒng)的運行效率[1]。

2自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中的功能

2.1監(jiān)控汽車行駛數(shù)據(jù)

利用計算機技術(shù)來對監(jiān)控汽車行駛的裝置進行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)定，同時采集汽車行駛過程中的各項數(shù)據(jù)。自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中可以對汽車行駛的各項數(shù)據(jù)進行采集，進而將采集的信息與標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進行對比[2]。如自動化技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)超出了標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的范圍則自動化汽車控制系統(tǒng)會發(fā)出警示，提示采用相關(guān)措施來處理行駛問題。

2.2判斷汽車運行故障

自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中的使用主要是針對汽車在行駛過程中的?，F(xiàn)代自動化機械控制技術(shù)與傳統(tǒng)自動化技術(shù)存在顯著差異，智能計算機與自動化技術(shù)能夠?qū)ζ囋谶\行過程中可能出現(xiàn)的故障進行判斷。例如，汽車胎壓下降，即監(jiān)測到汽車輪胎可能漏氣，存在爆胎可能，以便讓駕駛員可以盡快處理運行故障。自動化技術(shù)的運用可以顯著降低交通事故的出現(xiàn)，對于汽車的安全行駛有著重大的意義。

2.3設(shè)施安全機制系統(tǒng)

自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中運用的重要目的之一就是讓汽車能夠安全行駛，降低汽車在行駛過程中的危險性，保護駕駛員[3]。在汽車機械控制系統(tǒng)中自動化技術(shù)能夠有效提高汽車的行駛安全性能。當(dāng)前較為常見的方式就是在汽車機械控制系統(tǒng)中針對汽車存在的不同安全隱患設(shè)置不同的安全等級。如自動化技術(shù)人員在對信息進行處理分析的過程中發(fā)現(xiàn)了不同等級的安全問題，則可以采取相應(yīng)措施來進行處理。

3自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中的運用

3.1主動安全技術(shù)

主動安全技術(shù)是自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中具體運用的重要方面，其能夠盡量的預(yù)防交通事故的出現(xiàn)，利用自動化技術(shù)來進行主動安全設(shè)定，使得汽車能夠主動的采取措施來預(yù)防安全事故的出現(xiàn)。自動化技術(shù)主要應(yīng)用在汽車的制動系統(tǒng)、車速控制系統(tǒng)、預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)等不同方面。在制動系統(tǒng)方面有ABS、EDB、ASR、ESP等類型系統(tǒng)。汽車制動防抱死裝置能夠有效減少剎車距離并且避免車輛在剎車時失去控制。自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠使得汽車處于加速階段時滑動率始終控制在安全范圍內(nèi)，避免驅(qū)動輪快速打滑。在車速控制系統(tǒng)方面即為自動化技術(shù)通過在汽車機械控制系統(tǒng)中的運用使得汽車可以始終保持核定速度行駛，而不需要踩踏加油踏板，更加適合在高速公路行駛的汽車。預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)即為在汽車行駛的過程中對駕駛員、車輛以及行駛道路的狀態(tài)進行監(jiān)測并且提供預(yù)警。假如道路上有行人橫穿馬路，則汽車保險杠安設(shè)的超聲波傳感器則會進行檢測并且發(fā)出警報，提醒駕駛員注意安全駕駛[4]。例如，日產(chǎn)汽車樓蘭、福特汽車金牛座、長安CS75等車型都運用了碰撞預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)。前保險杠的激光雷達設(shè)備可以對車前行人、車輛進行監(jiān)測，并且發(fā)出預(yù)警提示。

3.2發(fā)動機自動控制技術(shù)

自動化技術(shù)在汽車機械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以對汽車的發(fā)動機進行控制。例如，智能化點火技術(shù)，這種智能化點火裝置主要是對轉(zhuǎn)速、水溫等不同因素來判斷發(fā)動機的點火狀態(tài)，進而降低汽車的油耗。又例如，智能化控制燃油噴射裝置，根據(jù)傳感器的信息來合理控制混合氣濃度，以實現(xiàn)最優(yōu)的空燃比，使得汽車的發(fā)動機可以始終保持在最佳的行駛狀態(tài)，并且降低油耗。

4結(jié)束語

在現(xiàn)代化行業(yè)中自動化技術(shù)已經(jīng)廣泛運用到了各個行業(yè)當(dāng)中，市場需求對自動化技術(shù)的要求也越來越高。為了滿足市場對自動化技術(shù)的要求，推動自動化技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)必須要朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的方向發(fā)展，使得汽車的行駛更加安全可靠。

作者:石磊 單位:河南省新鄉(xiāng)市職業(yè)教育中心

參考文獻：

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篇7

關(guān)鍵詞：自動化控制；化工企業(yè)；智能化

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的成熟，使自動化控制系統(tǒng)越來越趨向自動化、智能化。因此，它被廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)中，以實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)性，提高生產(chǎn)的自動化水平，減少企業(yè)人力、財力和物力的投入，降低生產(chǎn)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。因化工生產(chǎn)的工藝復(fù)雜、危險性高，所以應(yīng)強化自動化控制在化工企業(yè)中的運用。

1化工自動化控制技術(shù)的概述

將過程自動化控制技術(shù)運用于化工企業(yè)中，它控制的主要對象是化工生產(chǎn)過程，通過運用相應(yīng)的控制方案及控制技術(shù)，自動、連續(xù)地完成原料加工、產(chǎn)品生產(chǎn)、成品包裝及出廠。此外，自動化控制技術(shù)還能控制生產(chǎn)過程中的各種條件，如生產(chǎn)所需的溫度、壓力、流量和液位等[1]。要實現(xiàn)化工企業(yè)生產(chǎn)的全方位自動化控制，必須具備先進的自動化設(shè)備及整套的控制系統(tǒng)，需建立科學(xué)的控制平臺及制定合理的實施方案，相關(guān)技術(shù)人員也必須具備專業(yè)的技術(shù)能力和優(yōu)秀的個人素養(yǎng)，進行科學(xué)地管理，規(guī)范操作流程。

2過程自動化控制在化工企業(yè)中運用的重要性

化工行業(yè)是一個高危行業(yè)，生產(chǎn)過程中會涉及使用和生產(chǎn)各種有毒有害、易燃易爆和腐蝕性強的化學(xué)物質(zhì)。因此，在生產(chǎn)過程中若存在操作失誤或受到客觀因素的影響，都可能引發(fā)安全事故，不僅會影響到生產(chǎn)的順利進行，還會危機員工的生命安全和影響企業(yè)的發(fā)展?；どa(chǎn)過程中對生產(chǎn)條件要求苛刻，對工藝控制的指標(biāo)要求嚴格，僅依靠人為地控制很難避免偏差出現(xiàn)。因自動化控制技術(shù)能準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)條件，規(guī)范操作流程，所以將自動化控制技術(shù)應(yīng)用于化工企業(yè)生產(chǎn)中，可以提高企業(yè)生產(chǎn)的安全性。此外，自動化控制技術(shù)能促使生產(chǎn)自動、連續(xù)地完成，極大地節(jié)約了人力資源、降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率和企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3過程自動化控制在化工企業(yè)生產(chǎn)中的運用分析

在現(xiàn)代化工企業(yè)生產(chǎn)中，需要準(zhǔn)確地控制工藝生產(chǎn)的各項指標(biāo)，才能保證生產(chǎn)的安全和產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，在化工企業(yè)生產(chǎn)中，使用得較普遍的自動控制系統(tǒng)主要有三種：DCS（分散控制系統(tǒng)）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）及FCS（現(xiàn)場控制系統(tǒng)）。

3.1DCS在化工企業(yè)中的運用

DCS是一個多級計算機系統(tǒng)。它不僅涉及到過程控制級方面，還涉及監(jiān)控級方面，二者以通信網(wǎng)絡(luò)作為紐帶，容納了通訊、顯示、計算機及控制多個方面。DCS最為核心的部分是微處理機，構(gòu)建的主要方式是組合組裝式，控制技術(shù)主要是集中操作、監(jiān)視、管理和分散控制企業(yè)生產(chǎn)過程。如今，DCS已越來越完善，功能越來越齊全、可靠性不斷提高和提升了企業(yè)管理效率。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)在過程控制中存在的缺陷，因此DCS在企業(yè)生產(chǎn)過程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，且應(yīng)用水平在不斷提高。DCS最初被應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域，20世紀(jì)80年代被應(yīng)用于控制煉油化工的生產(chǎn)過程。目前，DCS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油化工企業(yè)的乙烯裝置及煉油生產(chǎn)中，如催化裂化、常減壓和加氫裂化等工藝環(huán)節(jié)。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，國內(nèi)石化、石油及化工系統(tǒng)中DCS的應(yīng)用總計超過3000套，其中在石化行業(yè)的應(yīng)用近50%[2]。此外，DCS還被廣泛應(yīng)用于大型化肥廠和乙烯廠的生產(chǎn)過程控制，現(xiàn)已有65.4%的中型化肥廠開始引進該技術(shù)。由于DCS大量的市場需求，國內(nèi)的DCS制造公司得到了發(fā)展壯大，致使DCS的價格逐漸降低，降低近50%，因此中小型的化工企業(yè)也開始在生產(chǎn)控制中引進該技術(shù)。DCS在化工生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，具有重大意義。例如，我國研制的新型DCS系統(tǒng)，安裝了與我國石化企業(yè)生產(chǎn)過程相符的軟件，提高了DCS的功能和裝置的準(zhǔn)確性。

3.2PLC在化工企業(yè)中的運用

PLC的關(guān)鍵技術(shù)在于建立了可編制用戶程序的存儲器，便于內(nèi)部程序儲存。它主要負責(zé)用戶指令的執(zhí)行，如邏輯運算、順序控制和定時等，通過模擬式輸入、輸出或利用數(shù)字有效地控制生產(chǎn)的流程及機械的運作[3]。實際上，PLC是小型計算機的縮影，它有效地控制了生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，保證了每一道工序順利完成，極大地提高了生產(chǎn)效率，同時還減少了維修次數(shù)，降低了生產(chǎn)成本。如今，PLC已發(fā)展得十分成熟，在一些規(guī)模較大的化工企業(yè)自動化控制生產(chǎn)中扮演著重要的角色。此外，一些化工設(shè)備的生產(chǎn)廠商將PLC與DCS相結(jié)合，進一步提高了自動化控制技術(shù)水平，為有效控制大型化工設(shè)備提供了技術(shù)保障。

3.3FCS在化工企業(yè)中的運用

FCS作為一種新型的控制系統(tǒng)，是在DCS和PLC兩種系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成，有效地繼承了它們的成熟技術(shù)。FCS的特點主要表現(xiàn)在系統(tǒng)中引入了科學(xué)合理的總線標(biāo)準(zhǔn)，使生產(chǎn)的設(shè)備實現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化及數(shù)據(jù)化。如今，F(xiàn)CS已成為自動化控制技術(shù)發(fā)展的主要方向，深受業(yè)界人士的重視，是工業(yè)控制領(lǐng)域的一大突破。盡管FCS獲得了一定發(fā)展，但該系統(tǒng)仍有待完善，例如，需建立一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[4]。此外，該系統(tǒng)的調(diào)試及后期的維護仍存在著較大的難度，限制了該系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的發(fā)展。相對于DCS而言，F(xiàn)CS應(yīng)用的領(lǐng)域較窄。

4過程自動化控制在化工企業(yè)中的發(fā)展趨勢

過程自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用在化工企業(yè)中，促使了生產(chǎn)過程和企業(yè)管理的自動化。自動化控制技術(shù)應(yīng)用于化工生產(chǎn)中，需滿足兩方面的要求：一是自動化控制的硬件必須具備較高的標(biāo)準(zhǔn)，不能因為更換其中的一個過程控制設(shè)備而影響整個生產(chǎn)運營；二是對數(shù)據(jù)信息集成的要求。隨著化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，它必然朝著大型化、集約化和控制化的方向發(fā)展。因此，DCS、PLC及FCS會更廣泛地應(yīng)用在化工生產(chǎn)中，也會進一步推動這三種控制技術(shù)的完善，并促進它們彼此間的結(jié)合及兼容，從而實現(xiàn)控制與管理的一體化。例如，新型的DCS中，將現(xiàn)場總線的互操作性和開放性的原理融入其中，并連接通信接口，互聯(lián)PLC設(shè)備，利用Internet與高速數(shù)據(jù)公路將多臺PLC連接起來，構(gòu)建相應(yīng)的順序控制，通過聯(lián)合第三方管理軟件平臺，實現(xiàn)自動化的生產(chǎn)過程管理，提升DCS控制的速度、功能、準(zhǔn)確性及分散作用[5]。如今，將兩種控制系統(tǒng)有機融合已經(jīng)成為自動化控制發(fā)展的一大趨勢。而隨著科技的不斷發(fā)展，引入各自動控制技術(shù)的成本也在不斷降低，全開放式的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將有望成為化工企業(yè)生產(chǎn)中的主要控制技術(shù)。

5結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，自動化控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在各大行業(yè)，特別是在化工企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用有著重大的意義。本文主要探討了DCS、PLC和FCS在化工生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，分析了三種自動控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的作用及特點，期望自動化控制技術(shù)在實踐中不斷地發(fā)展進步，更好地服務(wù)于化工企業(yè)的生產(chǎn)管理，進而促進化工企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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篇8

近年來，微型計算機和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，將作為數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行部件的步進電機迅速推廣到眾多領(lǐng)域。目前，步進電機應(yīng)用領(lǐng)域仍在繼續(xù)擴大，由于其優(yōu)越特性，將在很多領(lǐng)域取代其他電機的使用。步進電機國內(nèi)外市場空間十分廣闊。

鳴志電器（603728.SH）是國內(nèi)混合式步進電機領(lǐng)域領(lǐng)先的高新技術(shù)企業(yè)，公司在步進電機領(lǐng)域掌握了核心研發(fā)技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)和尖端制造技術(shù)，步進電機被國內(nèi)外客戶廣泛采用，應(yīng)用于高端信息化技術(shù)領(lǐng)域。公司擁有國內(nèi)外專利技術(shù)86項，軟件著作權(quán)76項。

改變HB步進電機競爭格局

鳴志電器的核心業(yè)務(wù)專注于信息化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的控制執(zhí)行元器件及其集成產(chǎn)品的研發(fā)和經(jīng)營，并在自動化和智能化領(lǐng)域中有所拓展。公司正在推進專業(yè)化全球跨境電商平臺打造計劃。

鳴志電器的混合式步進電機、步進電機驅(qū)動器、集成式智能步進伺服控制技術(shù)在全球處于前列水平。公司打造精密的控制電機及其驅(qū)動系統(tǒng)，努力成為世界級的運動控制產(chǎn)品研發(fā)與制造企業(yè)。公司在全球HB步進電機市場占有較高的行業(yè)地位，約占全球市場份額的8%以上，是近十年之內(nèi)唯一改變HB步進電機全球競爭格局的新興企業(yè)，打破了日本企業(yè)對該行業(yè)的壟斷。

鳴志電器50%以上的步進電機產(chǎn)品對外出口，為步進電機的全球供應(yīng)商。2016年公司HB步進電機產(chǎn)量1004 萬臺，PM步進電機產(chǎn)量322萬臺。公司客戶涵蓋了施樂、NCR、富士通、Thermo Fisher、美國大陸電子、華為、理光、愛立信、NIXDORF、日本 JUKI、SCHNEIDER、 西門子醫(yī)療、松下等國韌庵名企業(yè)。

鳴志電器LED控制與驅(qū)動產(chǎn)品應(yīng)用從戶外功能性照明、景觀照明和智能樓宇照明，涵蓋到汽車車燈、醫(yī)療照明、工廠自動化領(lǐng)域CCD精準(zhǔn)照明等特殊應(yīng)用，產(chǎn)品銷往日本、美國及歐洲、東南亞等市場。公司的客戶主要是國內(nèi)外知名的智能系統(tǒng)廠商、LED應(yīng)用廠商和全球著名的電子元器件銷售商，包括斯坦雷、艾睿、Acuity Brands、Schreder、Secom、Iguzzinni、歐普、山西光宇、浩洋電子等。

2014-2016年，公司營業(yè)收入分別為112219萬元、117305萬元、147455萬元，凈利潤分別為9334萬元、9807萬元、15688萬元，實現(xiàn)了持續(xù)穩(wěn)健增長。

三個領(lǐng)域技術(shù)處于國際前列

鳴志電器是全球運動控制領(lǐng)域先進制造商，以其優(yōu)秀的產(chǎn)品品質(zhì)和完善的客戶服務(wù)在全球市場上贏得了良好的聲譽，與國內(nèi)外著名企業(yè)之間建立了良好的長期合作關(guān)系。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，公司現(xiàn)擁有1800余家全球客戶，公司控制電機及其驅(qū)動系統(tǒng)的市場占有率將保持穩(wěn)定并持續(xù)擴大。

鳴志電器在混合式步進電機、步進電機驅(qū)動器及集成式智能步進伺服系統(tǒng)三個領(lǐng)域具備國際居于前列的技術(shù)和產(chǎn)品，全球只有極少數(shù)大型專業(yè)電機企業(yè)能夠同時做到。公司近幾年在全球HB步進電機市場一直占有較高的行業(yè)地位，2011-2015年，一直占據(jù)全球市場份額的8%以上。

公司控制電機類產(chǎn)品產(chǎn)量受制于現(xiàn)有產(chǎn)能，目前公司正著力技術(shù)改造，全方位提高自動化生產(chǎn)水平，隨著產(chǎn)能與產(chǎn)量的提高，未來公司全球市場占有率還將進一步提高。在工廠自動化、通信、醫(yī)療、3D打印等細分應(yīng)用市場領(lǐng)域，公司步進電機及其驅(qū)動系統(tǒng)擁有較大的市場份額和競爭優(yōu)勢。

篇9

關(guān)鍵詞 電氣自動化；人工智能；技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號TM92 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）108-0069-02

1 電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的含義

人工智能技術(shù)作為一項新型科學(xué)技術(shù)，對哲學(xué)、數(shù)學(xué)、任職科學(xué)、計算機科學(xué)、心理學(xué)、不定性論以及控制學(xué)方面都有所涉及，在自然科學(xué)與社會科學(xué)中，存在范圍較廣的研究，例如：知識表現(xiàn)、推力、自然語言和處理、只能搜索、及其學(xué)習(xí)、感知問題、規(guī)劃、知識獲取、邏輯程序涉及、模式識別、人工生命、軟計算、不精確及不確定的控制、語言及圖像理解等，在遺傳編程上相當(dāng)于催化劑，促使工作能夠合理有效的實施。現(xiàn)階段，無論是生產(chǎn)方面，還是生活方面，最為重要的則是效率的提升。當(dāng)今社會發(fā)展中，計算機技術(shù)的大范圍應(yīng)用作為有效保障，被大范圍的普及。通過對人腦機能的模范，使其工作實現(xiàn)自動化操作，不僅將大量的人力資源得到減少，而且還便于生產(chǎn)、傳播及運輸。在電氣自動化控制中，則是通過該原理實施生產(chǎn)等工作，進一步將其工作的效率得到提升，加快經(jīng)濟的發(fā)展。

2 電力自動化控制中人工智能技術(shù)的優(yōu)勢

通常情況下，人工智能控制的不同在討論中會有不同的方法存在。而人工控制技術(shù)可將模糊、神經(jīng)、遺傳算法等看為一種非線性函數(shù)近似器。該分類方式能夠使總結(jié)理解得到較好的接受，促使統(tǒng)一對控制策略實施開發(fā)。

與常規(guī)估算方法相比，人工智能控制有以下特點存在：

1）該設(shè)計無需對對象的模型進行控制。在大多數(shù)場合中，很難對實際控制對象的精確動態(tài)方程進行獲取，在控制器設(shè)計時，實際對象有較多不確定性因素存在，例如：參數(shù)變化等；

2）通過實施有效調(diào)整，能夠?qū)⑵湫阅艿玫教嵘?/p>

3）與古典控制方法相比，該方法更容易進行調(diào)節(jié)；

4）在缺乏專家指示時，可通過對數(shù)據(jù)進行響應(yīng)的方法進行設(shè)計；

5）在設(shè)計時可通過語言和響應(yīng)信息進行實現(xiàn)；

6）存在良好的一致性，和驅(qū)動器不存在聯(lián)系；

7）對于新信息或新數(shù)據(jù)來說，有良好的適應(yīng)性存在；

8）能夠?qū)⒊Ｒ?guī)無法有效解決的問題進行處理；

9）具有良好的抗干擾能力；

10）控制的實現(xiàn)具有較低成本，特別是在對最小配置進行使用時，對擴展和修改發(fā)揮著一定幫助。

也就是說，在對自適應(yīng)模糊神經(jīng)控制器進行運用時，在模糊化和反模糊化過程中，規(guī)則庫及隸屬函數(shù)能夠進行自動實施確定。該過程的實現(xiàn)有許多方法能夠進行，但最終還能通過系統(tǒng)技術(shù)對穩(wěn)定的解進行獲取，并將相對簡單的結(jié)構(gòu)配置進行找出，從而達到最終目的。

3人工智能技術(shù)在電氣自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1對電氣設(shè)備的設(shè)計原理進行優(yōu)化

不僅對應(yīng)用電路、電氣電器以及電磁場等專業(yè)知識進行涉及，而且還對傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計中存在的經(jīng)驗進行運用，具有極其復(fù)雜的過程存在。它是幾何傳統(tǒng)的試驗方式與手工方法相結(jié)合進行使用的，因此，要想對最佳設(shè)計方案進行獲取，還需進行不斷的探索來實現(xiàn)。其次，隨著計算機技術(shù)的逐漸發(fā)展，通過運用CAD技術(shù)（計算機輔助技術(shù)）能夠促使電器產(chǎn)品設(shè)計的難度得到較大程度的減少，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。通過引進人工和智能技術(shù)，進一步將CAD技術(shù)與現(xiàn)階段的時代需求相結(jié)合，大大增長了產(chǎn)品的數(shù)量及質(zhì)量。在人工智能技術(shù)中，最常運用的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)則是遺傳算法和專家系統(tǒng)，在該類優(yōu)化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用中，遺傳算法作為先進且與產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計相適宜的一項技術(shù)被得到使用。因此，在電氣自動化控制中人工智能技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛。

3.2在電氣自動化控制中，人工智能對故障進行診斷

從人類社會向工業(yè)化階段發(fā)展以后，越來越多的復(fù)雜及其設(shè)備逐漸產(chǎn)生，設(shè)備故障診斷作為一項重要的研究課題被廣泛關(guān)注。從診斷方法進行分析，現(xiàn)階段，診斷中除了傳統(tǒng)的單一參數(shù)和單一故障的技術(shù)方法以外，多故障、多參量也被大范圍的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的逐漸興起，故障診斷技術(shù)及方法也被逐漸完善，從而向智能化階段發(fā)展。在故障診斷中，人工智能的發(fā)展作為一種智能化的診斷方法，不僅在理論上故障診斷被逐漸應(yīng)用，而且還在實際操作中被有效使用。同時，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的探索也逐漸朝故障診斷方向發(fā)展，逐漸成為故障診斷中的一項研究熱點被逐漸關(guān)注。通過結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)，將其自身獨特的優(yōu)勢得以展現(xiàn)。

3.3實現(xiàn)智能控制的目的

3.3.1處理數(shù)據(jù)的收集

在所有模擬量、開關(guān)量以及人工智能控制器中都可對數(shù)據(jù)進行采集，確保在要求明確的狀況下，人工智能控制器能夠?qū)崟r自動存貯或處理。

3.3.2界面的顯示

當(dāng)設(shè)備和系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，都會真實的在模擬畫面上進行顯示，從而可以對計算量、模擬量、斷路器以及隔離開關(guān)的實際狀況進行了解。當(dāng)出現(xiàn)問題時，畫面上會出現(xiàn)掛牌檢修功能，還能將其對應(yīng)的歷史趨勢圖進行形成。

3.3.3運行過程中的監(jiān)視

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)開關(guān)量狀態(tài)、模擬數(shù)值等問題時，智能監(jiān)視的目的則會逐漸發(fā)揮，出現(xiàn)自動報警的現(xiàn)象，還會將事件發(fā)生的整個過程進行記錄。

3.3.4人工控制

良好人機界面，操作人員可通過鍵盤或鼠標(biāo)對斷路器及電動隔離開關(guān)進行控制，操作人員會受到系統(tǒng)的操作限制，對值班過程發(fā)揮著重要效果。

3.3.5故障錄波

故障錄波的記錄及其詳細，主要包括記錄開關(guān)量、波形以及順序等。

3.3.6對不對稱的應(yīng)用進行分析，并對負序量進行計算

3.3.7對參數(shù)的設(shè)定及修改進行及時處理，并實施合理保護

3.3.8在人工智能控制中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制以及專家系統(tǒng)控制作為三種主要方法被得到運用

4結(jié)論

總之，在特種設(shè)備開發(fā)制造以及運行控制的自動化系統(tǒng)中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用存在較好的發(fā)展前景。隨著特種設(shè)備發(fā)展的逐漸加快，特種設(shè)備開發(fā)制造以及運行控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)總量也在持續(xù)增長，大幅度增加了管理的復(fù)雜程度，加大特種設(shè)備市場的競爭影響，促使在特種設(shè)備開發(fā)制造以及運行控制系統(tǒng)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用提供條件。因此，在特種設(shè)備開發(fā)制造中人工智能科學(xué)技術(shù)應(yīng)用及科研的加強，進一步將特種設(shè)備安全、經(jīng)濟及穩(wěn)定效果得以實現(xiàn)。

參考文獻

[1]耿英會.智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（2）.

篇10

關(guān)鍵詞：PLC；電動機；順序啟停；優(yōu)勢

引言

在如圖1所示的電路中，要控制三臺編號依次為M1，M2，M3的電動機順序啟動，要求為在序號在前的電機未啟動時，序號在后的電機無法啟動，且前一號電機停止，后面的電機也停止。

1 繼電器控制的方式和特點

繼電器的控制方式是采用硬件接線實現(xiàn)的，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，以及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯。其控制特點為，連線多且復(fù)雜、耗材多、功耗大，控制系統(tǒng)構(gòu)成后，如需改變或增加功能較為困難。同時，由于繼電器觸點數(shù)量有限，所以繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性受到很大限制。

2 PLC控制的方式和特點

相比繼電器控制電路，PLC采用的是開關(guān)量、模擬量、運動、過程、數(shù)據(jù)處理的控制方式。在實際應(yīng)用中，不僅能減少安裝工作量，且能通過模擬運行檢查控制的結(jié)果，針對控制所需修改調(diào)整方便，具有操作簡易，適應(yīng)性強，可靠性高，抗干擾能力強的特點，尤其是靈活性與擴展方面比傳統(tǒng)的繼電器控制方式更具優(yōu)勢。

3 順序啟停PLC控制原理

啟動過程為，當(dāng)按下按鈕開關(guān)SB2后，接觸器KM1得電，電動機M1啟動。當(dāng)KM1動合輔助觸點閉合后，按下按鈕開關(guān)SB4，電動機M2方能啟動。同樣道理，只有當(dāng)KM2的動合輔助觸點閉合后，按下按鈕SB6，電動機M3才能啟動。

停止過程為，如按下按鈕開關(guān)SB1，所有電動機都停止；如直接按下按鈕開關(guān)SB3，則電動機M2與M3停止；如直接按下按鈕開關(guān)SB6，電動機M3單獨停止。

4 試驗控制硬件及編程接線

為了實現(xiàn)以上控制要求，本次試驗使用的是三菱FX2N系列PLC可編程控制器，具體程序編寫及接線圖如表1、圖2所示。

5 結(jié)束語

通過試驗，可發(fā)現(xiàn)使用PLC控制電動機順序啟停的過程，操作方便，省時省材。同時，本次試驗是控制的是三臺電動機典型順序啟停，通過簡單的程序修改，還可以擴展到多臺電動機順序啟停，靈活性強，適用于數(shù)控機床控制、生a線控制等實際生產(chǎn)領(lǐng)域中。

參考文獻