多轴运动实验平台的控制系统研究

六轴工业机器人模块实验报告六轴工业机器人模块实验报告一、实验背景六自由度工业机器人具有高度得灵活性与通用性,用途十分广泛。

本实验就是在开放得六自由度机器人系统上,采用嵌入式多轴运动控制器作为控制系统平台,实现机器人得运动控制。

通过示教程序完成机器人得系统标定。

学习采用C++编程设计语言编写机器人得基本控制程序,学习实现六自由度机器人得运动控制得基本方法。

了解六自由度机器人在机械制造自动化系统中得应用。

在当今高度竞争得全球市场,工业实体必须快速增长才能满足其市场需求。

这意味着,制造企业所承受得压力日益增大,既要应付低成本国家得对手,还要面临发达国家得劲敌,二后者为增强竞争力,往往不惜重金改良制造技术,扩大生产能力。

机器人就是开源节流得得利助手,能有效降低单位制造成本。

只要给定输入成值,机器人就可确保生产工艺与产品质量得恒定一致,显著提高产量。

自动化将人类从枯燥繁重得重复性劳动中解放出来,让人类得聪明才智与应变能力得以释放,从而生产更大得经济回报。

二、实验过程1、程序点0——开始位置把机器人移动到完全离开周边物体得位置,输入程序点 0。

按下手持操作示教器上得【命令一览】键,这时在右侧弹出指令列表菜单如图:按手持操作示教器【下移】键,使{移动 1}变蓝后,按【右移】键,打开{移动1}子列表,MOVJ 变蓝后,按下【选择】键,指令出现在命令编辑区。

修改指令参数为需要得参数,设置速度,使用默认位置点 ID 为 1。

(P1 必须提前示教好)。

按下手持操作示教器上得【插入】键,这时插入绿色灯亮起。

然后再按下【确认】键,指令插入程序文件记录列表中。

此时列表内容显示为:MOVJ P=1 V=25 BL=0 (工作原点)2、程序点1——抓取位置附近(抓取前)位置点1必须选取机器人接近工件时不与工件发生干涉得方向、位置。

(通常在抓取位置得正上方)按下手持操作示教器上得【命令一览】键按手持操作示教器【下移】键,使{移动 1}变蓝后,按【右移】键,打开{移动 1}子列表,MOVJ 变蓝后,按下【选择】键,指令出现在命令编辑区。

基于ADRC的网络化运动控制系统高精度轮廓跟踪控制吴祥;王军晓;王瑶为;董辉;俞立【摘要】本文研究了具有重复任务性质的网络化运动控制系统高精度轮廓跟踪控制问题.首先,分析了网络时延给系统带来的影响,基于自抗扰控制设计了单轴跟踪控制器,将时变时延带来的不确定性建模为系统总和扰动的一部分,设计扩张状态观测器对总和扰动进行估计,并在前馈通道中对其进行补偿,消除时变时延影响,得到稳定的单轴跟踪控制.其次,基于迭代学习交叉耦合控制设计了轮廓误差补偿控制器,实现高精度轮廓跟踪控制.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.这种控制方法在设计过程中不依赖于系统模型信息,为网络化运动控制系统轮廓跟踪控制方法的研究及应用提供了一种新的思路.【期刊名称】《高技术通讯》【年(卷),期】2018(028)009【总页数】8页(P835-842)【关键词】网络化运动控制;时变时延;自抗扰控制(ADRC);迭代学习控制;轮廓跟踪【作者】吴祥;王军晓;王瑶为;董辉;俞立【作者单位】浙江工业大学信息工程学院浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023;浙江工业大学信息工程学院浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023;浙江工业大学信息工程学院浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023;浙江工业大学信息工程学院浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023;浙江工业大学信息工程学院浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023【正文语种】中文0 引言运动控制系统作为制造设备的核心部件，是决定制造业发展的关键技术之一。

近年来，随着传统制造业向智能制造的转型升级，由于传统运动控制系统具有连线复杂、维护困难、扩展性差、抗干扰能力差等诸多缺点，限制了其在智能制造中的应用。

所以，现场总线技术在运动控制系统中得到了广泛使用，如 CAN、Ethernet POWERLINK、Ethernet/IP、SERCOS III、EtherCAT 等［1-5］。

基于LabVIEW的运动控制系统的软件设计一、本文概述随着工业自动化的快速发展，运动控制技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。

作为实现精确、高效运动控制的关键环节，运动控制系统的软件设计显得尤为重要。

本文旨在探讨基于LabVIEW的运动控制系统的软件设计方法，以期为相关领域的工程技术人员提供有益的参考和借鉴。

本文将首先介绍LabVIEW软件平台及其在运动控制系统中的应用优势，包括其图形化编程环境、丰富的库函数和强大的数据处理能力等。

随后，文章将详细阐述基于LabVIEW的运动控制系统软件设计的整体架构和关键模块，包括运动控制算法的实现、硬件接口的集成、数据采集与处理等。

本文还将探讨软件设计过程中的优化策略，以提高系统的实时性、稳定性和可靠性。

二、基础知识LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是由美国National Instruments（NI）公司开发的一种图形化编程环境，广泛应用于数据采集、仪器控制、自动化测试等领域。

LabVIEW的强大之处在于其提供了丰富的虚拟仪器（VI）和图形化编程语言G，使得工程师和科学家能够通过直观的图形化编程来实现复杂的数据和信号处理任务。

运动控制系统是指利用计算机技术和自动控制理论，对机械运动部件的位置、速度、加速度等参数进行精确控制的系统。

在LabVIEW 中，通过集成的运动控制模块和驱动器，可以实现对步进电机、伺服电机等执行机构的精确控制。

理解运动控制的基本原理，如PID控制、前馈控制、反馈控制等，对于设计高效的运动控制系统至关重要。

数据采集是运动控制系统中的关键环节，它涉及到从传感器获取数据并将其转换为计算机可以处理的数字信号。

LabVIEW提供了强大的数据采集功能，用户可以通过各种硬件接口（如DAQ卡、USB、以太网等）连接传感器，并利用LabVIEW内置的函数和控件进行数据的采集、分析和处理。

一种高精度六轴运动平台设计潘绍飞;肖世德【摘要】A high precision six-axis motion platform has been studied on the design of overall structure and control scheme. Details of hardware components, control system, control strategy and software design of the motion platform have been de-scribed. The six-axis motion platform could meet the requirements of high precision movement control.%以一种高精度六轴运动平台为对象，对其进行了总体方案和结构设计，对其运动控制方案进行了研究，比较详细地介绍了该运动平台的硬件组成、控制方案、控制策略和软件设计，使得该六轴运动平台能够满足高精度运动控制要求。

【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P121-123)【关键词】六轴运动平台;运动控制;控制系统;控制策略【作者】潘绍飞;肖世德【作者单位】西南交通大学机械工程学院，四川成都 610000;西南交通大学机械工程学院，四川成都 610000【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言多轴运动平台可以按照需求在给定运动范围内，实现多自由度运动，达到预计位姿，在工业生产和生活领域中应用比较广泛，尤其在汽车、飞机、船舶和娱乐设施等运动模拟方面，多轴运动平台已经成为必不可少的动态仿真设备。

运动平台结构及运动形式的种类繁多，根据不同标准可对运动平台进行不同的分类。

按运动平台具有的自由度个数，可分为单自由度、二自由度、三自由度、四自由度、五自由度、六白由度运动平台;按运动平台的结构形式，可分为串联式和并联式两种[1]。

第 32 卷第 3 期2024 年 2 月Vol.32 No.3Feb. 2024光学精密工程Optics and Precision Engineering应用于运动平台光电跟瞄系统的惯性参考单元研究综述李醒飞1，2，何梦洁1，拓卫晓1，2*，王天宇1，韩佳欣1，王信用1（1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072；2.深海技术科学太湖实验室，江苏无锡 214000）摘要：目标的变化和任务的拓展对光电跟瞄系统提出了快速机动的要求，从地基平台到车载、船载、机载、星载等运动平台是光电跟瞄系统的重要发展趋势。

基于惯性参考单元（Inertial Reference Unit，IRU）的视轴稳定方式是克服运动平台高频扰动，实现光电跟瞄系统微弧度甚至亚微弧度级跟瞄的主要技术手段。

针对运动平台光电跟瞄系统精确指向对载体基座扰动抑制的需求，分析和对比了IRU的各种技术方案，特别介绍了利用低噪声、宽频带惯性传感器敏感角扰动，并通过反馈控制实现视轴惯性稳定的系统方案。

从此类IRU系统的工作原理出发，阐述了系统的两种工作模式及功能特点，建立了系统数学模型。

然后，介绍了IRU的国内外研究进展及发展方向，指出惯性传感、支承结构和控制系统是决定IRU稳定能力的关键因素，梳理了三项关键技术的研究动态。

最后，总结了IRU的空间应用情况，并结合目前的应用需求对其未来应用领域进行了探讨。

关键词：惯性参考单元；运动平台；光电跟瞄系统；视轴稳定；扰动抑制中图分类号：V19 文献标识码：A doi：10.37188/OPE.20243203.0401Review on inertial reference unit applied to photoelectric tracking and pointing system of moving platform LI Xingfei1，2，HE Mengjie1，TUO Weixiao1，2*，WANG Tianyu1，HAN Jiaxin1，WANG Xinyong1（1.State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments， Tianjin University，Tianjin 300072， China；2.Taihu Laboratory of Deepsea Technological Science， Wuxi 214000， China）* Corresponding author， E-mail： tuoweixiao@Abstract： The evolution of objectives and the broadening of tasks have heightened the need for swift ma⁃neuverability in the photoelectric tracking and pointing system. Shifting from ground⁃based to diverse mo⁃bile platforms such as vehicles, ships, aircraft, and spacecraft marks a significant trend in the development of photoelectric tracking and pointing systems. The stabilization of the line of sight using an inertial refer⁃ence unit (IRU) is essential to counteract the high⁃frequency disturbances encountered on these mobile plat⁃forms, enabling the system to achieve tracking accuracy at the micro⁃radian or even sub⁃micro⁃radian level. 文章编号1004-924X（2024）03-0401-21收稿日期：2023-06-30；修订日期：2020-08-10.基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.62203322）；中国博士后科学基金资助项目（No.2022M712372）；深海技术科学太湖实验室“揭榜挂帅”项目资助项目（No.2022JBGS03001）第 32 卷光学精密工程This paper delves into various IRU implementation strategies to mitigate disturbances from the carriers, ensuring precise aiming of the photoelectric tracking and pointing system on moving platforms. It highlights a system design that employs low noise and wideband inertial sensors for angle disturbance detection and achieves line of sight stabilization via feedback control. The document details the system's operational modes, functional features, constructs its mathematical model, and reviews both domestic and internation⁃al research advancements and future directions in IRU technology. It emphasizes that inertial sensing, sup⁃port structures, and control systems are critical to IRU's stabilization performance, and it organizes the lat⁃est research trends in these three vital areas. Conclusively, the paper outlines the spaceborne applications of IRU and explores potential future application domains, considering current demands.Key words： inertial reference unit；moving platform；photoelectric tracking and targeting system；line-of-sight stabilization； disturbance suppression1 引言在天文观测［1］、激光通信［2］和量子通信［3］等领域，目标的变化和任务拓展对光电跟瞄系统提出了快速机动的要求，从地基平台到车载、船载、机载、星载等运动平台拓展是光电跟瞄系统的重要发展趋势。

第ｌｌ卷第６期　２００６年１２月　哈尔滨理工大学学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＨＡＲＢＩＮ　ＵＮＩＶ．ＳＣＩ．＆ＴＥＣＨ．　Ｖ０Ｌ　１１　Ｎｏ．６　

Ｄｅｃ．，２００６　

ＨＡＩ系列开放式多轴运动控制器开发　贾德利，　尤　波，　胡海燕，　程宁波　（哈尔滨理工大学自动化学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）　

摘要：对实验室开发的ＨＲＩ系列开放式步进、伺服电机多轴运动控制器进行了总结．介绍了　以ＩｓＡ总线作为数据传输通道，基于８２５３＋８２５５、ＭＣＸ３１４、ＬＭ６２８、ＤＳＰ＋ＬＭ６２８和ＤＳＰ＋ＣＰＬＤ技　术的各种电机控制方案．探讨了其硬件关键技术和软件开发，并在此基础上对各方案进行比较．最　后，对运动控制器的进一步开发进行了展望．　关键词：开放式运动控制器；ＤＳＰ；ＬＭ６２８；ＣＰＬＤ；动态链接库　中图分类号：ＴＭ３８３．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—２６８３（２００６）０６—００３４—０４　

Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｆｏｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｎ　ＨＡｌ　Ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　Ｏｐｅｎ　Ｍｕｌｔｉ——ａｘｉｓ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ　

ＪＩＡ　Ｄｅ—ｌｉ，ＹＯＵ　Ｂｏ，ＨＵ　Ｈａｉ－ｙａｎ，ＣＨＥＮＧ　Ｍｎｇ一６０　（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｐｏｗｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ　Ｕｎｉｖ．￥ｃｉ．Ｔｅｃｈ．，Ｈａｒｂｉｎ　１５００８０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ＨＲＩ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｏｐｅｎ　ｓｔｅｐ　ａｎｄ　ｓｅｒｖｏ　ｍｏｔｏｒ　ｍｕｌｔｉ—。ａｘｉｓ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｂｙ　ｏｕｒ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｆｉｖｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　８２５３＋　８２５５，ＭＣＸ３１４，ＬＭ６２８，ＤＳＰ＋ＬＭ６２８　ａｎｄ　ＤＳＰ＋ＣＰＬＤ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｉｔｈ　ＩＳＡ　ｂｕｓｅｓ　ａｓ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｈａｒｔ．　ｎｅｌｓ．ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｎ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ。ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｅ　ｏｆ　ｗｈｉｃｈ，ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ　ａｒｅ　ｈｅｌｄ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ａｂｏｕｔ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｏｆ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｉｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｐｅｎ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＤＳＰ；ＬＭ６２８；ＣＰＬＤ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｌｉｎｋ　ｌｉｂｒａｒｙ　

第1篇一、实验目的1. 熟悉控制运动编程的基本原理和方法；2. 掌握利用编程控制运动物体的方法；3. 提高动手能力和编程能力。

二、实验原理控制运动编程是指通过编写程序来控制运动物体的运动轨迹、速度和方向等。

本实验采用PLC（可编程逻辑控制器）作为控制核心，利用传感器获取运动物体的实时信息，通过编程实现对运动物体的精确控制。

三、实验器材1. PLC：罗克韦尔CompactLogix系列可编程序控制器；2. 小车运动控制系统实训模型；3. 电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、通信编程电缆等；4. 传感器：光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、超声波传感器、行程开关等；5. 编程软件：RSLogix 5000。

四、实验步骤1. 连接PLC与实训模型，搭建控制系统；2. 编写程序，实现以下功能：（1）运动距离测量：利用光电传感器和行程开关测量小车运动距离；（2）传动控制：通过数字量输出模块控制直流电机转速，实现小车运动速度调节；（3）键值优化比较行走控制：根据按键输入，实现小车正转、反转、停止等动作；（4）定向控制：根据传感器反馈，实现小车循线运动；（5）定位控制：根据预设位置，实现小车精确定位；（6）报警运行控制：当小车运动超出预设范围时，发出报警信号；（7）点动控制：实现小车单步前进、后退；（8）位置显示控制：通过显示屏显示小车当前位置；3. 编译程序，下载到PLC；4. 对程序进行调试，确保各项功能正常运行；5. 实验结束后，整理实验器材，撰写实验报告。

五、实验结果与分析1. 运动距离测量：实验中，利用光电传感器和行程开关成功测量了小车运动距离，测量精度满足实验要求；2. 传动控制：通过数字量输出模块控制直流电机转速，实现了小车运动速度的调节，满足实验要求；3. 键值优化比较行走控制：根据按键输入，实现了小车正转、反转、停止等动作，满足实验要求；4. 定向控制：根据传感器反馈，实现了小车循线运动，满足实验要求；5. 定位控制：根据预设位置，实现了小车精确定位，满足实验要求；6. 报警运行控制：当小车运动超出预设范围时，发出报警信号，满足实验要求；7. 点动控制：实现小车单步前进、后退，满足实验要求；8. 位置显示控制：通过显示屏显示小车当前位置，满足实验要求。

基于LabVIEW和MPScope的多轴伺服电机控制系统开发与应用王辉;昝涛;刘智豪;庞兆亮【摘要】为了满足多轴伺服电机控制系统研发的需求,缩短开发周期,增强系统的稳定性,提出一种基于LabVIEW和MPScope的多轴伺服电机控制系统的设计方法.该方法采用工控机+运动控制器+驱动器系统结构,由工控机控制系统运行,通过上位机软件调整控制参数及控制策略,利用MPScope软件实现工控机与运动控制器的通讯,最终实现多轴电机的控制.通过对该系统进行机器人应用测试,各个轴具有很好的控制精度,并能完成机器人的各种动作.应用结果表明,该方法结构简单、性能稳定、控制精度高,适用于各种多轴伺服电机联动控制,具有很高的移植性和扩展性.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2018(040)006【总页数】5页(P40-43,67)【关键词】LabVIEW;MPScope;伺服电机控制;多轴控制【作者】王辉;昝涛;刘智豪;庞兆亮【作者单位】北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室,北京 100124;北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室,北京 100124;北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室,北京 100124;北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室,北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言随着社会发展的需要，各制造企业对机器装备自动化、智能化水平的要求不断提高，做为核心技术的运动控制系统，其作用更为突出[1]。

目前控制技术的发展日新月异，运动控制系统向着小型化、网络化和智能化的方向发展，要求控制器具有优异的系统性能、易于模块化移植和较高的可靠性[2]。

为满足这些要求，控制系统多采用分布式控制方式，即由上位机实现不同的轨迹规划和控制算法，由下位机实现插补细分和控制优化，上位机和下位机通过通讯总线相互协调工作。

这种控制系统有多种实现方式，文献[3]利用工业控制计算机作为上位机和可编程控制器（PLC）为下位机建立两级分布式旋压机控制系统；文献[4]采用ARM处理器和LM629运动控制芯片作为上、下位机开发出直流伺服电机控制系统；文献[5]提出将AT89C52单片机作为下位机，利用PC机作为上位机设计多轴电机控制系统。