摘要：针对基于PC的数控系统的自身不足及其在微型机床上应用的缺陷,对基于STM32+FPGA的硬件架构和UC/OS-III实时操作系统的嵌入式数控系统进行了研究和设计。通过搭建双核心控制的硬件架构,研究和分析了电源电路、时钟电路等主控板中重要的硬件系统。研究并分析了实时嵌入式操作系统UC/OS-III的特点,设计了数控系统中译码、刀补、插补等应用软件,并分析了基于UC/OS-III操作系统的任务调度和时序配合方案。最后与微型车床机械架构进行适配与联调,经过实际的切削试验证明,该嵌入式数控系统实时性强,时序准确,车削过程稳定,插补轨迹精准,具有一定的开放性并极大地降低了整个车床系统的造价和占地面积,具有较好的应用前景。

摘要：在高性能、高精度的控制要求条件下,针对无刷直流电机(BLDCM)利用经典比例-积分-微分(PID)无法满足相关要求的问题,提出了一种神经网络在线整定的PID控制算法,并针对神经网络的缺陷,利用粒子群算法(PSO)进行了优化,力图使BLDCM在复杂多变的情况下响应性能更好、速度波动更小。设计了BLDCM控制板,搭建了实验平台,分析了BLDCM的控制模型,建立了神经网络控制模型,结合PSO对神经网络进行改进优化。实验结果表明优化后的算法收敛速度更快,BLDCM具有更好的动态响应性能,速度波动更小。

摘要：针对精密车床对数控系统的具体需求,提出并初步实现了一种开放式数控系统方案。主要探讨了精密车床开放式数控系统的总体方案,设计了FPGA硬件电路,研究了FPGA在精密车床开放式数控系统中的伺服电动机同步控制、信号处理、通信及反馈调节等多种功能的实现方式,并对各项功能进行了仿真和实验测试。切削实验结果表明,该系统实时性高、同步性好,加工精度高且加工过程稳定可靠,具有一定的应用前景。

摘要：针对目前市场上流行的通用FDM 3D打印机打印精度差、行程短等问题,分析了影响其最终成型精度的因素,并针对材料热胀冷缩效应、打印喷头吐丝宽度以及机械结构运动特性对打印件最终成型精度的影响,在现有3D打印机控制器的基础上增加了空气加热器、多路温度检测接口及双步进电动机加编码器的闭环同步双驱动功能,设计了一套功能更为完善的基于STM32的大行程FDM 3D打印机控制器。经编程调试验证,控制器工作稳定可靠,散热特性良好,能满足通用大行程3D打印机的基本要求。