王恒[1]2003年在《开放结构控制器的研究及其在活塞加工中的应用》文中研究指明数控技术是先进制造技术的基础和核心,反映了一个国家制造技术水平和工业水平。当前,在数控系统研究领域中,开放结构控制器技术和运动控制现场总线技术是国内外研究的热点。为了使我国在数控系统领域中新一轮的国际竞争中立于不败之地,我们必须研究开发具有自主知识产权的先进的数控系统。为此,本文围绕开放结构控制器的体系结构和运动控制现场总线技术展开研究。 本文系统地分析比较了OSACA、OMAC、OSEC等典型的开放结构控制器体系结构。从参考模型、功能单元分类、功能单元行为描述方法、通信系统、配置集成等方面分析了它们的体系结构及实现技术,并比较了它们之间的差别,给出了架构开放结构控制器平台的一种思路。 在吸取典型开放结构控制器体系结构优点的基础上,结合当前先进的计算机软硬件技术、通信技术、控制技术及典型的控制器应用,提出了一种新的基于PC的软件化开放结构控制器平台(Soft Open Architecture Platform for controller,SOAP)。运用软件体系结构模式理论中分布式微核(Distributed MicroKernel)软件模式描述了开放结构控制器平台的体系结构。分布式微核模式将控制器平台分为微核模块、内部应用模块、外部应用模块。微核模式将系统的最小功能核心同扩展功能和特定应用功能分离开来。因为采用基于CORBA的组件模型对系统平台进行描述,所以这个平台在逻辑上是分布式的,而在物理上可以是分布式的,也可以是集中式的。以OMAC对功能模块的划分为基础,给出了体系结构中的运动控制模块、逻辑控制模块、轴控制模块、调度更新模块、人机控制模块的设计模式描述及其实现结构。描述了以基于RTCORBA的中间件作为通信系统的微核工作原理。这样,通过模块化、松耦合和功能内聚、策略与实现的分离、接口与实现的分离、数据流与控制流的分离,随着时间的演化,系统可以添加新的功能或更改现有的功能;能够支持第叁方组件和库;在系统设计和实现过程中,能够应对用户可能提出的新的要求。 开放结构控制器的重要特征之一就是用户可以在较大范围内根据需要选择和配置硬件。现场总线的出现和应用使传统的自动控制系统产生了重大变革。参考目前市场上存在的叁种典型的运动控制现场总线SERCOS、MACRO和基于Fire Wire的现场总线,以及国家标准《控制与驱动装置间实时串行通信数据链路》,提出并实现了一种新的运动控制现场总线——运动控制串行通信系统(Serial COmmunication system in Motion control,SCOM)。给出了网络的广播型拓扑结构;根据ISO/OSI七层模型,建立了现场总线的互连参考模型;采用异步串行通信的物理层协议;参考OSI标准协议中的高级数据链路控制HDLC协议的帧结构,制定了SCOM的报文结构及内容。给出了现场总线
田波[2]2007年在《基于可重构的轮辋压窝冲孔机的研究》文中指出随着我国国民经济的发展和科学技术的进步,作为重要交通休闲工具的摩托车正向美观、豪华、舒适方向发展。而轮辋作为摩托车的重要组成部分,则呈现出系列化和个性化的特点。对于轮辋辐条孔的加工,国内外普遍采用轻型冲床加工和刚性自动加工两种方式。前者产品适应性好,但存在生产效率低、加工精度差、废品率高等缺点;后者虽然克服了前者的不足,但又存在加工产品单一、系列设备投资大等缺点。可否研制出兼具二者优点同时又弥补二者缺点的轮辋加工“通机”?这是市场的强烈要求!为此,重庆市机电设计研究院立项进行开发,并得到了科技部技术创新基金的无偿资助(立项代码:01C26215110225)。本文在借鉴国外同类设备的先进技术、参考重庆市机电设计研究院研制的刚性轮辋自动压窝冲孔机基本原理和叁腔活塞复合油缸专利技术(专利号ZL 00 2 45062.3)的基础上,针对摩托车轮辋系列产品的成组特性,应用可重构技术的基本内涵,在设计思路、总体布局、机械结构、自动控制等方面实施创新,成功研制可重构轮辋压窝冲孔机。在此基础上,对可重构策略、多级重构机理及可重构机床的内涵进行了比较深入的研究,发明了不对称齿形链结构及其传动,应用自动控制理论、有限元计算分析和基于PID的液压控制系统仿真技术对压窝冲孔工作头及其控制系统进行了理论研究,制造样机进行实验研究并投放市场试生产。经过近五年的研究,取得了具有一定理论内涵和市场价值的研究成果。①通过对轮辋产品的材质、规格、编网要求、窝孔尺寸和窝孔组制等系列化参数的分析及实验表明,轮辋产品族具有较好的可重构特性,根据可重构技术的基本内涵,可据此进行轮辋压窝冲孔机的可重构策略研究和样机研制。②提出了多级重构金字塔模型,并将无级调整纳入可重构范畴,丰富了可重构技术内涵。据此成功制定轮辋压窝冲孔机的可重构策略:基于轮辋切向角、俯仰角及偏移量等编网参数的无极系列化,应用调整重构策略;基于轮辋规格和窝孔尺寸的有极系列化,应用更换重构策略;基于轮辋辐条窝孔组制的系列化和气门芯孔的加工,应用集成重构策略;基于轮辋材质的系列化,应用创新重构策略;基于上述系列化参数的有序组合,梯次应用调整重构、更换重构、集成重构和创新重构策略。③根据可重构策略创新设计轮辋压窝冲孔机的叁级可重构结构。总体布局可根据轮辋辐条窝孔组制和气门芯孔的加工要求进行一级重构,压冲组件模块可根据轮辋规格和编网参数进行二级重构,压冲工作头模块可根据窝孔尺寸进行叁级重构,对于轮辋材质的变化则可通过重构压窝冲孔软件模块予以满足。研究和实践证明,该叁级可重构结构可满足轮辋国家标准GB/T13202—1997的所有规格的辐条孔加工,对于市场用户的特殊要求只要符合可重构策略也可满足其加工。④针对升降系统因移动系重量而导致的升降不均衡负荷且频繁启动的特殊工况,发明了不对称齿形链传动(专利号ZL 00 1 32060.2),缓解了啮合冲击,提高了抗力学爬高能力,降低了跳齿程度,延长了使用寿命,提高了传动效率。不对称齿形链传动在主传动方向(上升)具有更优越的传动性能,同时在副传动方向(下降)同样具有滚子传动链的基本性能。⑤通过对压窝冲孔工作头建立数学模型进行有限元数值分析,并进行试验模态计算,求出了固有频率及其在固有频率下的振型。应用AMESim液压仿真软件对液压控制系统进行建模和运动仿真,分析其动态特性。对比分析表明:有限元模态计算和试验模态得到的固有频率基本一致,其误差不超过5%,验证了有限元模态计算和试验模态计算的准确性,进一步说明了压窝冲孔工作头具有较好的冲击稳定性。⑥研制可重构轮辋压窝冲孔机样机二台投放市场,对不同材质、不同规格、不同编网参数和不同窝孔尺寸的轮辋产品族进行中小批量生产。结果表明:样机完全适应现有轮辋系列化的柔性加工要求,重构可靠,稳定性好,产品精度高。目前,可重构机床研究尚处于开始阶段,整个研究工作还没有形成完整的体系,研究的深入程度不够,理论突破也有限。本文项目虽谓之可重构轮辋压窝冲孔机,但离真正的可重构机床尚有一定差距,一些关键技术尚不成熟,如可重构策略标准、模块化机床结构、模块化控制器及软件、重构效率与重构成本等,尚待深入研究。但无论如何,可重构轮辋压窝冲孔机的成功研制,满足了轮辋产品族中/小批量混流生产要求,具备了可重构机床的基本内涵,且多台样机已投放市场正常生产,可谓可重构机床的原型突破,是对可重构技术的验证和发展,有助于可重构技术的深入研究。
参考文献：
[1]. 开放结构控制器的研究及其在活塞加工中的应用[D]. 王恒. 山东大学. 2003
[2]. 基于可重构的轮辋压窝冲孔机的研究[D]. 田波. 重庆大学. 2007