运动控制器
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运动控制器范文第1篇
本文设计的基于以太网的超声检测多轴运动控制系统是在复杂的多轴运动控制技术之上结合了远程通信技术，以此来实现超声检测的远程自动控制。此系统主要由上位机、多轴运动控制器、步进电机驱动器、步进电机、机械执行装置、限位开关和超声探头等组成，其组成框图如图1所示。由上位机LabVIEW控制系统为多轴运动控制器发送运动指令，并由多轴运动控制器将运动信号拆分为步进信号和方向信号，再将这两种电机控制信号发送给步进电机驱动器，步进电机驱动器将其转化为角位移发送给步进电机，使步进电机转动相应个步距角，以达到使步进电机按指令运动的目的。步进电机上安装有机械执行装置，用以固定超声探头，机械执行装置上安有限位开关，以此控制电机的运动范围，当电机运动到限位开关的位置时，限位开关发出限位信号到多轴运动控制器，运动控制器便停止发出使电机运动的脉冲信号。在进行自动超声检测时，Z轴方向机械执行机构上固定的超声检测探头能够在被检测物体的表面按照上位机运动控制算法设计的运动轨迹进行连续检测，并实时向PC机返回探头的位置信息，并将数据采集卡采集的超声信号与探头返回的位置信息建立起对应关系，最终通过上位机的图像处理系统形成超声检测图像，以此来实现物体的超声检测。
2多轴运动控制器的方案设计
多轴运动控制器可以通过远程以太网通信的方式接收上位机的控制信号，向步进电机驱动器发送脉冲信号和方向信号以完成对电机的运动控制。采用ARM9处理器S3C2440搭建硬件平台，配有DM9000A以太网通信芯片使硬件平台具备远程通信的功能。在Linux操作平台上进行控制系统软件功能设计，并采用UDP通信协议实现上位机与运动控制器之间的远程通信［3］。
2．1多轴运动控制器硬件电路设计
本文采用ARM9处理器S3C2440设计了系统中运动控制器的硬件电路部分，并采用DM9000A网络接口控制器设计了运动控制器的以太网接口。运动控制器硬件整体框图如图2所示。运动控制器选用ARM9处理器作为运动控制器的核心芯片可以方便地嵌套Linux操作系统，在操作系统之上实现运动控制器的插补等多轴运动控制算法。选用DM9000A以太网控制芯片实现上位机LabVIEW与运动控制器之间的远程通信，进而实现超声检测的远程自动控制。为了解决步进电机驱动器与主控芯片信号匹配的问题，本文采用光耦器件设计了电压转换模块，负责把主控芯片输出的3．3V电压信号转换至5V电压信号后输入到步进电机驱动器中，同时负责把限位开关发出的24V限位信号转换至3．3V输入到主控芯片中。此外，电路中还搭载了用于存储数据的扩展存储器、以及用于调试的JTAG接口电路和RS232串口电路。
2．2多轴运动控制器软件设计
本课题所用的限位开关为位置可调的限位开关，每个轴有2个限位开关，在每次超声检测前，把每个限位开关调节到被测工件的边缘处，从而使探头移动的范围即为工件所在范围。故此设计运动控制器的软件时便可将限位开关做为边界条件，以此来设计探头的运动范围。其运动控制流程:首先系统初始化，通过上微机控制界面人工控制探头到被测工件的起点，然后X轴正向运动到X轴限位开关处，Y轴正向运动一个探头直径的长度，X轴再反向运动到X轴另一侧的限位开关处，之后Y轴继续正向运动一个探头直径的长度，如此往复运动直至探头到达Y轴的限位开关处，检测结束，探头复位。运动控制软件流程图如图3所示。
3多轴运动控制系统上位机软件设计
基于以太网的自动超声检测多轴运动控制系统的上位机软件是以LabVIEW开发平台为基础，使用图形G语言进行编写的，主要包括多轴运动控制软件和以太网通信软件。Lab-VIEW是一款上位机软件，其主要应用于仪器控制、数据采集和数据分析等领域，具有良好的人机交互界面［4］。LabVIEW软件中有专门的UDP通信函数提供给用户使用，用户无需过多考虑网络的底层实现，就可以直接调用UDP模块中已经的VI来完成通信软件的编写，因此编程者不必了解UDP的细节，而采用较少的代码就可以完成通信任务，以便快速的编写出具有远程通信功能的上位机控制软件［5］。上位机LabVIEW软件的远程通信模块、运动控制模块以及数据处理模块相互协调配合，共同构成了超声检测多轴运动控制系统的上位机软件。
3．1运动控制软件设计
运动控制系统软件部分主要由运动方式选择、探头位置坐标、运动控制等模块组成，可完成对系统运动方式的选择，运动参数、控制指令的设定以及探头位置信息读取等工作。运动方式选择模块可根据实际需要完成相对运动或是绝对运动两种运动方式的选择，并会依照选择的既定运动模式将X、Y、Z三轴的相应运动位置坐标输出在相应显示栏中，以便进行进一步的参数核对以及设定;运动控制模块可依照检测规则实现对整个系统运动过程的控制，包括:设定相对原点、运行、复位、以及退出等相关操作。相对原点设定可以将探头任意当前位置设为新的原点，并以原点作为下一个运动的起始点，即为探头位置坐标的相对零点，并将此刻相对原点的绝对位置坐标值在文本框中显示出来。运动控制系统软件流程图如图4所示。
3．2以太网通信软件设计
以太网通信模块采用无连接的UDP通信协议，通过定义多轴运动控制器与上位机LabVIEW的以太网通信协议，实现下位机与上位机之间的远程通信。具体设计如下:首先使用“UDPOpenConnection”打开UDP链接，使用“UDPWrite”节点向服务器端相应的端口发送命令信息，然后使用“UDPRead”节点读取服务器端发送来的有效回波数据，用于后期处理，最后应用“UDPCloseConnection”节点关闭连接［6］。以太网通信模块的程序框图如图5所示。
4实验及结果
实验平台由步进电机及其驱动器、上位机控制软件和自主研发的多轴运动控制器构成。在上位机的用户控制界面中，首先输入以太网的IP地址并选择运动方式，然后根据用户的检测需求设定运动速度和运动距离，点击运行后探头即按所设定运行。探头运动过程中还可以选择设定当前位置为原点，探头即按照新的原点重新开始运动。同时，在探头运动时会实时显示探头当前所在位置坐标。模拟开关发送选通超声探头信号并发送脉冲信号激励超声探头发射超声波，FPGA控制A/D转换电路对超声回波信号进行转换，并将数据存入双口RAM，存储完成后向ARM发送信号，ARM接收到采集完成信号将数据通过以太网向上位机发送。上位机的LabVIEW用户控制界面如图6所示。
5结束语
运动控制器范文第2篇
关键词: 伺服驱动器;参数;调试
0 引言
伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器。伺服是跟随的意思,伺服电机是指电机依指令信号产生位置、速度或转矩的跟随变化。小型交流伺服电机一般采用永磁同步电机作为动力源[1]。伺服驱动器广泛应用于注塑机、纺织机械、包装机械、数控机床等领域。以数字信号处理器为控制核心的伺服驱动器已经成为市场的主流,它可以通过复杂的算法,来实现数字化、网络化,以及智能化。通用交流伺服电机驱动器依据控制信号模式,分为三种类型:位置伺服,速度伺服,转矩伺服[1]。其中最常用的为位置伺服控制。
1 伺服控制的基本原理
随着控制技术的日益发展,对加工精度和速度响应的要求越来越高。对CNC发出的指令是否能快速响应,是否能适应不同的机械特性,是否能在追求性能的同时保证伺服控制的稳定性,都是需要考虑的问题。如图1所示,反馈控制指的是按照指令、比较、放大、作用、检出,比较的过程反复进行控制。
控制环是对输入指令值与反馈值的差值(偏差),乘以增益再进行输出。整个控制部分由内到外由三个反馈环组成(电流环、速度环、位置环),越是内侧的环,对响应性要求越高。如果不遵守该原则,则会产生响应性变差或产生振动,由于电流环厂家出厂时即保证了充分的响应性,因此只需要针对位置环及速度环进行调整。
系统对伺服的控制如图2所示,位置环控制部分根据系统端提供的脉冲命令,输出相应的模拟电压[2]。
2 伺服参数设置原则
一般说来,伺服参数的调整涉及到系统端位置环参数和伺服端速度环参数,位置环参数包括位置环增益和位置环积分时间常数,速度环参数包括速度环增益和速度环积分时间常数。在参数设置时,由于速度环的响应性应高于位置环的响应性。如果只提高位置环增益,而不相应地提高速度环增益,很有可能会响应滞后,反而延长定位时间,因此,当增大位置环增益时,首先需提高速度环增益[3]。
2.1 速度环增益设置
速度环增益是决定速度环响应性的用户常数。在机械系统不出现振动的范围内,设定的值越大,响应性越好。
2.2 速度环积分时间常数设置
速度环积分时间常数可以使微小的输入也能响应。由于该积分因素对于伺服系统来说为延迟因素,因此时间常数过大时,会延长定位时间,使响应性变差。但当速度环积分时间常数设定过小,而机械系统负载惯量较大时,机床容易产生振动。
2.3 位置环增益设置
位置环增益很大程度上决定了伺服系统的响应性。位置环增益的设定值越大,则响应性越高,定位时间越短。为提高响应性,应增大位置环增益,但如果仅提高位置环增益,作为伺服系统整体的响应,容易产生振动(位置环输出的某些速度指令产生振动),位置环增益设定应考虑机械的刚性和固有振动频率。同时,如上所述,在增大位置环增益提高响应性时,还应注意相应提高速度环增益。
2.4 位置环积分时间常数设置
位置环积分时间常数决定位置环积分控制的响应性,值越小,响应越快,但是也越容易产生振动。所以,在避免振动的前提下应尽可能减小位置环积分时间参数。
3 伺服参数设置实例
下面以德国路斯特伺服和电机为对象,在电机空载情况下,通过路斯特伺服调试软件LTi DriveManager,按照图3所示流程,对伺服各个参数进行调试,使伺服电机运行达到较理想的状态。
3.1 速度环调试
速度环参数设置包括速度环增益KP与速度环积分时间常数TN。每一组参数对应一条速度响应波形,波形横坐标表示时间,单位为秒,纵坐标表示转速,单位为转每分钟。蓝颜色线条表示指令输出,绿颜色线条表示实际输出。KP影响的是响应和波形疏密度,TN影响的是响应后的精确度,经过输出波形的反复对比,选择参数KP=0.006Nm/rpm、TN=45ms较为合适。图4为KP=0.006Nm/rpm、TN=45ms的输出波形图,此波形响应快,且稳定性好。
3.2 位置环调试
速度环参数设好以后,就可以开始位置环参数的调试了。位置环参数设置包括位置环增益KP与位置环积分时间常数TN。位置环增益可以先设一个比较小的值,然后按1/2的倍数增加,直到位置误差达到了最大值(空载)或是机床振动明显(带负载),最后按1/3减小,调到理想的值(位置误差小,跟随快)。每一组参数对应一幅波形。波形横坐标表示时间,单位为秒,纵坐标左侧表示命令值和实际执行值,右侧表示为命令值和实际执行值之间的差值,单位为脉冲每转。绿颜色线条表示命令输出,蓝颜色线条描绘实际位置值,红颜色线条则显示了命令值和实际执行值之间的差值。经过波形的比对,选择参数KP=15000(1/min)、TN=0.15ms(图中左上角)较为理想。图5为KP=15000(1/min)、TN=0.15ms的位置跟随波形图,此输出波形位置跟随快,误差小。
4 总结
随着伺服系统的大规模应用,伺服电机的调试与维护显得越来越重要。本论文通过对路斯特伺服驱动器的参数反复调试研究,积累了伺服调试的一些具体经验,掌握了伺服驱动器调整的基本原则以及必要参数,以及调整后的效果。伺服调试是一项实践性的工作,需要不断地在实践中总结调试的方式方法,以便更好地为机床生产厂商及用户服务。
参考文献:
[1]颜嘉男,伺服电机应用技术[M].北京:科学出版社,2010.
[2]李寅,纯软件开放式数控系统的研究及其在加工中心上的应用[D].厦门大学,2009.
运动控制器范文第3篇
关键词：工业机器人；运动控制系统；NURBS插补算法；实现路径
随着信息科学技术的迅速发展，工业机器人在控制质量、工作效率、成本等方面表现出了较大的优势，运动稳定、速度可调节、抗疲 劳的工业机器人能够替代人工完成相应的操作（包括完成一些具备高危险系数的工作），将机器人应用到工业生产中能够在使生产效率、 产品质量得以有效提高的同时显著降低人工工作量及生产成本，工业机器人已经成为工业现代化发展的重要支撑工具，在各行业中得以广 泛使用，作为一项重要的机电一体化技术机器人运动控制已成为工业生产领域的重点研究方向。运动控制是实现机器人功能的基础和重点 ，对机器人的性能起到直接决定作用，工业机器人在实际生产使用过程中易被多种因素干扰（如电、磁等），对工业机器人的设计方案尤 其是各项产品参数提出了更高的要求，需确保运动控制系统具备高效运动控制功能及稳定的性能，因此本研究主要对机器人运动控制系统 进行了设计。
1 需求分析
随着工业机器人在工业领域的广泛应用，对机器人的控制及操作要求不断提升，工业机器人主要由本体、驱动装置及控制系统构成， 在轨迹空间中工业机器人需完成除基本运动（包括直线、圆弧等）外较为复杂的运动，具备拟人功能的运动控制系统（一种机械电子装置 ）作为工业机器人的核心构成部分集合了多种现代先进技术（包括网络计算机、人工智能、电子机械、传感器等），通过运动控制系统实 现机器人复杂的轨迹运动，在实现复杂几何造型上NURBS方法因具备较大的优势而得以在CAD中广泛应用，因此充分运用NURB S插补算法实时可靠的优势，在研究了NURBS轨迹规划的基础上对机器人运动控制系统进行设计具有较高的实际应用价值。目前国内 已有工业机器人运动控制系统大多存在扩展性和通用性方面的不足，导致使用方面的局限性，大多只适用于特定的机器人［1］。本研究 针对UPR100本体工业机器人（6自由度）在现有研究的基础上完成了运动控制系统的设计和实现过程，采用模块化的设计原则，通 过使用DMC运动控制卡实现主要控制功能，结合运用了抗干扰能力强（防潮、防尘、防振）、稳定可扩展的工控机，实现对机器人运动 过程的精准控制。
2 工业机器人运动控制系统设计
作为一项较为复杂的系统工程，基于人工智能装置的完整机器人主要由执行机构、驱动装置（由驱动器、减速器、检测元件构成）、 控制系统（主要由传感器和电子计算机构成，）等构成，模仿人类手臂动作的操作机主要负责完成各类实操作业（主要由机座、末端执行 器、机械臂构成），驱动装置负责完成电能到机械能的转换从而将动力提供给操作机（可采取电力、液压、气压几种驱动方式）；控制系 统负责完成对机器人的检测和操作控制过程以完成规定的动作，包括对机器人运动参数的检测控制及反馈控制；人工智能系统主要负责完 成逻辑判断、模式识别及操作等功能（主要由实现感知功能的传感系统以及决策、规划、专家系统构成）。本研究构建的移动控制系统基 于现有6自由度工业机器人完成，硬件部分负责执行软件部分规划的操作，软件部分主要功能在于完成机器人程序的解译、插补运算、轨 迹规划（包括运动学正逆解），驱动机器人不同关节及末端装置的运动。2．1设计思路机器人操作的顺利完成离不开运动控制系统，运 动控制系统的发展经历主要包括集中控制（所有控制功能均通过一个CPU实现）、主从控制（由主、从CPU构成，分别负责变换坐标 并生成轨迹、控制机械手动作）、分级控制（由上级主控计算机和下级多个微处理器构成，分别负责完成包括坐标变换、生成轨迹在内的 系统管理以及对机械手关节坐标及伺服控制的分管与处理）。应用广泛的机器人对运动控制系统的研究和设计过程提出更高的要求，为适 用不同种类机器人需采用开放式系统结构，同时采用模块化设计方式（即将系统划分成实现不同子任务的多个功能模块）提高系统的实用 性和可靠性，多个机器人的协同控制需通过具备网络通讯功能的运动控制系统实现（包括资源共享）；通过直观形象的人机接口及操作界 面提升系统的人机交互性［2］。工业机器人运动控制系统主要由上位机、驱动装置、执行控制器构成，由上位机负责机器人管理和实时 监控，将位姿指令传递至区域控制器进行运动协调计算，由区域控制器实现对机器人各关节坐标及轨迹的变换和生成，再由执行控制器在 完成机器人位姿及工作状态的检测和实时采集的基础上实现对各关节伺服运动的有效控制过程。2．2控制系统硬件设计本研究所设计的 运动控制方案分别采用嵌入式ARM工控机（FreescaleIMX6）和DMC控制卡（Galil公司）作为系统的上位机和下 位机，控制系统硬件架构，如图1所示。图1系统硬件架构示意图针对6自由度工业机器人通过由DMC运动控制器提供的API实现了 在工控机上根据实际需要进行二次开发的功能。ARM工控机以Cortex核心处理器作为CPU，具备丰富的硬件资源，有效的满足 了控制系统的需求，工控机同DMC间采用以太网完成控制命令的接收与发送，DMC接收到程序命令后会据此发出相应的电机控制指令 信号，在经伺服放大器放大后完成对机器人各电机转动过程的驱动进而实现各关节的按要求运动；工控机同样通过以太网收到各关节经D MC反馈的位置信号（通过相应的电机编码器），从而实现机器人状态的实时显示与监控管理，并且使数控设备有效满足精度与性能的要 求［3］。
3 控制系统的实现
3．1 NURBS插补功能的实现
针对NURBS曲线轨迹，假设，控制顶点由Pi表示其中i∈［0，n］，同控制顶点对应的权因子由wi表示，t表示参数，k 次B样条基函数由Bi，k（t）表示，取n＋k＋1个节点值（分别由u0，u1，…，un＋k表示）组成节点向量通常u0、u1 ，…，uk的取值为0，un、un＋1，…，un＋k的取值为1，定义其在空间中的有理分式如式（1）［3］。（1）NURBS 插补算法通过插补前的预处理操作（即确定NURBS的轨迹表达式）可使插补计算量显著降低，进而确保了曲线的插补速度及实时性， 以给定的Pi、wi及节点矢量为依据即可实现NURBS曲线的唯一确定，NURBS曲线插补的实质为将到NURBS曲线本身的近 似逼近过程通过步长折线段（属于一个插补周期内）的使用完成，实现NURBS插补功能需要重点解决的问题为：密化参数，ΔL和Δ u分别表示进给步长和相应的参数增量，即在完成ΔL由轨迹空间到参数空间映射的基础上，完成Δu及新点的参数坐标（表示为ui＋ 1＝ui＋Δu）的求解［4］。计算轨迹，完成计算所获取的坐标值到轨迹空间的反向映射及插补轨迹的新坐标点（表示为pi＋1＝ p（ui＋1））的获取。在实际应用中通常采用3次由分段参数构成的NURBS曲线，各段曲线的分子／母的系数会参数u的变化而 改变，对应各段如式（3）［5］。使用Matlab平台对本研究设计的插补算法进行仿真，控制节点在（0，1）间，控制顶点共有 50个，权值取1，据此完成3阶NURBS曲线的确定，插补参数设置为：插补周期为1ms，最大进给速度及初始进给速度（由fm ax、fs表示）分别为18mm／min和0，加速度上限为2500mm／s2，弓高误差上限及步长误差上限分别为1μm和0． 001，最大法向进给加速度及最大加速度分别为0．8g和50000mm／s3，仿真实验结果如图2、图3所示，生成的插补点同 规划轨迹相吻合［6］。
3．2 软件设计与实现
在ARM工控机上实现软件部分，控制软件系统功能设计，如图4所示。将Linux系统安装于FreescaleIMX6上（ 版本为ubun－tu）后完成嵌入式Qt的移植，并在ubuntu中移植DMC控制卡的对应库，软件图形用户界面的主框架通过Q MainWin－dow类的使用完成构建，各模块功能则通过QWidget／Dialog类的使用实现，通过Qt实现各模块间的 信交流。将各编码器的值通过ComandOM（）函数进行读取后实现机器人各关节转角的获取，以供运动学计算和轨迹规划；运动控 制指令通过DownloadFile（）函数完成到DMC的下载。文档中的二字符指令集用于代码级别的测试与简单控制。运动学分 析模块通过运动学正解和运动学逆解实现机器人各关节转动的角度同空间中位置和姿态的相互对应，据此实现机器人的正确运行及其目标 点情况的检测［7］。机器人的作业任务通过轨迹规划模块确定所需使用的基本运动形式（包括直线、圆弧运动插补及NURBS轨迹插 补），进而实现自由曲线运动过程。（1）机器人参数设置，据此完成对决定工业机器人本体结构的运动学D－H参数、伺服驱动相关的 决定对应机器人关节转动角度的分频比／倍频比的设置。（2）机器人轨迹规划，DMC运动控制器可有效解决复杂的运动问题，其所包 含的轮廓模式提供位置－时间曲线（在1～6轴内）的自定义功能，据此可实现对通过计算机产生轨迹的有效追踪。在控制系统中，通过 工控机提供的算法实现运动学正逆解和空间运动轨迹的规划，并通过DMC协调控制各关节的运动情况，具体流程为：先建立空间轨迹参 数方程，运动轨迹空间坐标向量（x，y，z）每32ms（运动轨迹的插补周期）计算获取，通过运动学反解末端空间坐标即可获取对 应关节变量，据此计算得到电机轴的脉冲量（即各轴的脉冲增量），并记录到相应的轨迹规划文本中，轨迹规划流程，如图5所示。接下 来通过DMC中的DownloadFile（）函数的调用完成轨迹规划文本到DMC的下载，在此基础上调用Command（）执 行命令完成自定义轨迹动作。（3）机器人示教作业，实现了包括MOVJ、NURBS、延时、数字运算等在内的运动指令集，将机器 人末端通过轴控制按钮根据所选择的合适坐标系（以运动指令及指令参数为依据）完成到目标位置点运动的控制［8］。
运动控制器范文第4篇
关键词 旋臂旋转运动；起重机；消摆控制
中图分类号TH21 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）122-0207-02
0 引言
迅速地运输荷载到指定位置是起重机的职能之一，然而其旋臂的旋转运动却会导致荷载产生二维摆角，因此，操作起重机的工作人员必须具备很强的熟练度，敏捷的行动力，以减少荷载在运输过程中所产生的二维摆角。
旋转起重机的主要工作原理有两个，一个是通过对绳索长度的调节来实现荷载的下降以及上升；另一个是起重机在工作过程中，荷载的旋转运动和自身旋臂的起伏运动，对操作人员而言，前者的操作难度系数较小，且容易控制，而在后者的操作中，由于要对荷载运动进行消摆控制，所以，操作难度系数较大，这就要求操作人员必须具备熟练的机械操作技术以及灵敏的行动力。科研人员为了提高操作人员的工作安全性以及减轻其工作负担，研发了各式各样的起重机控制系统，在现行的研究中，消摆控制的实现都是依靠旋转运动以及旋臂起伏运动实现的。因此，很多研究者为了实现只利用旋臂旋转运动来实现消摆控制，纷纷提出了不同方法，例如因缺乏对外部环境干扰的免疫性，而难以在实际工程中运用的开环控制法，即抑制荷载的摆动；因无法掌控外部对起重机的干扰而无法获得良好控制性能的两模式切换控制法；因只要仿真结果而没有实际操作数据的神经网络控制法等。为此，本文明确提出了只依靠旋臂旋转运动就可抑制荷载的二维摆角的非线性控制器。
1 旋转起重机模型
1.1 模型显示
在图1所示的起重机模型中，θ1是起重机旋臂起伏运动的平面摆角，θ2是旋转运动的平面切线摆角，θ3是旋臂运动的起伏角，θ4是旋转角；L是旋臂长度，l是悬绳索长度；X、Y、Z是荷载的三维位置。
1.2 模型特性
模型具有三个特性，（1）忽视悬绳的扭力，把荷载当作一个质点。（2）出来可以测量到旋臂的角速度、起伏角以及旋转角，还可以测量到两个方向的角速度和摆角。（3）因为两个摆角都很小，所以sinθ=θ，cosθ≤1（θ=θ1+θ2）成立。因此，可以用以下方程来表示旋臂的旋转运动，即：
2 控制器的设计
研究人员通过对李雅普诺夫的稳定性原理的分析，引出了起重机控制器，并推算出其控制律。即：
3 仿真实验
起重机的目标轨道
研究人员为了验证提出的新方法在实际应用中是否有效，将在各工业场合中被广泛应用的摆线作为起重机旋转角的轨道，并将其初始位置以及最终位置的加速度设定为零。
即：
4 结论
本文阐述了如何只利用旋臂的旋转运动来完成起重机的精确定位和抑制荷载的摆动。首先，干扰观测器能让起重机的部分线性模型的关节摩擦以及荷载重量等系数发生改变；其次，在李雅普诺夫稳定性定理的基础上，提出采用非线性控制器对起重机系统进行控制的设想；最后，以仿真实验来验证该设想的有效性。实验证实了，不管是改变起重机的起伏角还是旋转角的目标参数，都可以有效控制旋臂旋转以及摆角大小，这一设想的成立，不仅加强了起重机在工作中的安全性，还在一定程度上简化了其构造，降低了制造成本。
参考文献
[1]刘熔洁，李世华.桥式吊车系统的伪谱最优控制设计[J].控制理论与应用，2013（8）：25-05.
[2]沈滢，关日，王玲.基于坐标变换的旋转起重机直线搬送最优控制[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2009（6）：32-10.
[3]陈志梅，孟文俊，张井岗.基于输入整形的桥式起重机组合滑模控制[J].太原科技大学学报，2013（4）：40-23.
运动控制器范文第5篇
关键词：电气自动控制工程；智能化技术；运用分析
在我国社会经济和国民经济持续发展的过程中，各个领域对电力资源的需求量也不断提高，电气自动控制工程与设备常规运维以及设备更新等多个层面都具有极为紧密的关联。智能化控制工程的研究和分析是极为关键的，将智能化技术合理的应用于电气自动控制工程，在对设计层面存在的问题进行有效处理的同时，还可以对故障问题的产生及其处理提供一定的助力，对极易出现的故障问题予以科学预防，以此促使电气自动控制质量和效率可以得以同步提高。
1电子自动控制工程中智能化技术运用的必要意义
（1）降低人力成本支出。由于电气工程在进行管控工作时，具有内容较为复杂以及作业量较大的特性，所以，相关工作者在开展管控工作时，往往都要求眼观六路，着重针对许多设备的实际运行情况予以认真且严格的观察，同时按照设备的运行情况展开功能指标研究。在这期间，不但是需要一个工作者做好本职工作，还需要许多工作者一起参与到这项工作中。但是智能技术的合理应用，能够对该现象予以进一步的优化，将信息技术当作核心载体，建设更具自动化以及智能化的监管系统，促使少量工作者对一个监控系统予以管控的目标能够得以实现，以此保证电网系统的安全，从而最大限度地减少人力成本支出。
（2）减少人为操作失误。每一位工作者都在电力控制过程中具有不可或缺的地位与效用，并且还是导致电路故障问题或是其他电气风险问题出现的核心因素。由于人为操作，便极易导致严重的电力故障问题发生，从而变极易对国民出行的生命财产安全产生严重的制约。但是借助信息技术所建设的智能控制系统，能够最大限度地减少人为操作失误出现。相关工作者借助现代信息技术，便可以对电气系统的各项数据信息展开全面的分析，若是其中存在风险问题，那么控制系统则能够立即发出指令，并通知相关工作者针对风险问题予以针对性的处理。由此一来，若是电力系统之内存在风险问题，相关工作者便能够立即接收到问题信息，以此便能够应用有效的措施予以控制。
（3）设备不需建立控制对象。由于电气控制过程中所牵涉的设备在内部结构层面具有一定的精密性，所以在对此展开设计的过程中，需要对设备的所有参数进行充分的考虑，保证参数的有效性与切实性。而借助现代信息技术当作核心的智能技术，便能够保证设备功能参数的准确性。借助设备运行数据方程逐一建立虚拟智能控制模型，由此便不再需要相关工作者确定相应的控制对象，从而可以最大限度地降低电气工程控制支出。
（4）一致性较强。针对智能化技术，往往能够按照电气工程实际情况，提前和编制好程序编码，然后在对电气设备予以有效的控制，以此让所有产品能够在规格尺寸、参数以及性能等所有指标上确保一致性。且智能化技术和以往所采取的控制措施相比，其最主要的优势是可以及时针对电气设备之内的所有数据信息予以有效的反馈。若是设备在常规运作时和具体标准之间存在一定的不同，则能够借助智能化技术予以自动校对，以此保证电气系统可以一直在稳定以及安全的状态下正常运作。
2电气自动控制工程中智能化技术的实践运用
（1）智能化技术在电气优化设计中的实践运用。在整个电气工程中，设计环节十分关键，以往所进行的电气设计往往都需要相关工作者具备一定的专业知识储备量，同时在设计板块中具有丰富的工作经验，才可以做好电气工程设计工作。而智能系统的合理运用，可以促使电气系统设计工作的便捷性不断提升。计算机借助自身所具有的数据信息分析系统，能够对电气设备所需系统以及各类元件进行全方位的分析，由此一来，相关设计者在现代信息技术的助力下，设计流程的便捷性便会有所提升。通常智能技术会将CPU当作核心主导，并且严格按照电气设备实际设计标准输入各个代码，再利用数据的方式予以输出。
（2）智能化技术在电气控制中的实践运用。通常在对电气工程进行管控时，单纯的依托于一两名工作者是不能做好控制工作的，所以相关单位必须投入足够的人力以及物力，保证电气工程控制可以顺利开展。若是可以把智能技术合理运用到电气工程控制工作，则可以对人力耗损严重的缺陷予以进一步改善，能够最大限度地对电气工程控制成本相对较高的问题予以有效的解决。与此同时，将计算机为基础，建立各种控制系统，相关工作者便能够按照具体情况，合理选取相应的系统做好电气工程控制工作。
（3）智能化技术在电气故障问题诊断中的实践运用。就电气系统而言，因为系统结构具有一定的复杂性，促使故障问题识别长期以来都是电器系统日常维护的关键。而智能化技术可以将大数据库当作依据，对故障问题进行迅速识别，以此达到安全建设电气自动化控制系统的各项要求。首先，借助智能化技术的合理应用，可以对故障问题进行准确的识别，同时预警反馈，促使故障问题诊断的精准性能够得以提升。然后，借助光学与化学等多项技术的应用，不断提高电气故障问题识别的有效性。尤其是针对精密设备的故障问题识别，智能化技术的合理运用具有重要意义。最后，该技术可以对系统风险展开全面的预测以及评估，以此促使电气自动化控制工程对电气系统风险的预防控制水平能够得以提升，确保电气自动化工程常规运行更具稳定性与安全性。
（4）智能化技术在风险预测环节中的实践运用。对于电气自动控制系统而言，在对已经出现的故障问题予以控制的过程中，还应该对其中潜在的风险问题予以准确的预测。而智能化技术的合理应用便能够达到该要求，促使电气系统控制的目标能够得以达成。尽人皆知，现代信息技术之中具有信息数据收集、总结以及分析等多种能力，相关工作者借助智能化技术，可以针对电气系统之内存在的潜在风险信息予以全面的评估以及预判，同时针对极易发生的风险问题编制出行之有效的防范规划。在风险问题出现以后，相关工作者便能够及时针对风险问题予以针对性的处理，以此对电气系统风险问题影响范围控制在合理范畴，从而保证我国电力系统可以有序运行，促使变电站的安全性以及稳定性能够得以提高。
