摘要：以EtherCAT分布时钟的优良性能为基础,设计了基于EtherCAT总线的六自由度关节型机器人控制系统。首先研究了EtherCAT工业以太网的工作原理,接着分析了EtherCAT总线的分布时钟技术和前馈控制技术,最后搭建了机器人控制系统。通过理论联系实际表明EtherCAT分布时钟技术运用在工业机器人方面对提高其性能发挥了支撑作用,同时使得前馈控制运用于机器人控制系统成为现实可能,更加有利于提高工业机器人的轨迹精度及综合性能。

摘要：EtherCAT是一种实时工业以太网协议;基于EtherCAT实时性强的特点,重点研究了EtherCAT分布时钟机制,并提出了在嵌入式设备上基于实时操作系统μC/OS II完成主站设计的方案;通过分析传输延时补偿、初始偏移补偿、动态漂移补偿等时钟同步过程,完成了对主站系统时钟同步技术的设计;基于环形冗余结构搭建了一主三从的EtherCAT测试系统,并通过计算机、示波器等设备采集得到从站间产生SYNC0信号的时间差值数据;最后,根据SYNC0周期为1ms的数据,分析得到系统时钟误差维持在55ns以内的同步性能,为时钟同步技术的理论研究提供了数据支持。

摘要：为了解决工业控制领域中分布系统的同步问题,基于EtherCAT网络线形拓扑结构,分析了EtherCAT分布时钟的同步机制和主从站间的通信时序,深入研究了SYNC信号周期与发送同步帧的时间间隔的稳定性对同步质量的影响。设计了基于ARM的分布时钟的主站同步算法及仿真程序,并在搭建的测试平台上进行测试。测试结果表明,EtherCAT同步精度足以满足同步性的需求。

摘要：EtheCAT是一种具有高速性和高实时性的以太网现场总线,是运动控制及工业机器人不可或缺的高速通信手段。为解决对多自由度机器人协调控制等构成的分布系统的同步问题,基于EtherCAT网络拓扑结构,重点分析了DC(distrilbuted clock,分布时钟)同步机制、算法及主从系统间的通信时序,深入研究了主站网卡驱动延时、从站物理位置和数据帧循环周期等几个关键因素对同步性能准确度和精度的影响。通过设计实时驱动网卡程序、完善从站的物理顺序、缩短数据帧的循环周期使之得以改善,并在搭建的ET1100与STM32F407并行传输数据的EtherCAT从站平台上测试,实验结果证明EtherCAT同步误差能够达到小于15 ns的精度,足以满足高速同步实时需求。

摘要：研究7自由度仿人型机械臂的高精度的多关节同步控制问题。仿人机械臂采用7自由度串联结构,机械臂末端的轨迹精度依赖7个关节的位置同步精度。机械臂采用基于EtherCAT的分布式控制架构,每个关节具有独立的伺服驱动器,存在各个关节响应不同步的问题,会引起机械臂末端轨迹与理论轨迹存在动态位姿误差。为了达到仿人机械臂多关节高精度同步控制的目的,分析了机械臂运动学模型并结合控制系统的网络特点,定位主要同步误差来源误差来源于关节采样和伺服控制不同步,提出了基于网络同步误差实时计算和关节从站时钟动态补偿的网络分布时钟同步控制策略在仿人机械臂控制中的应用方法。为验证控制效果,设计了关节在环的半物理仿真系统,对机械臂在关节空间和笛卡尔空间进行了仿真分析,结果表明基于网络分布时钟的多关节同步控制方法能够实现仿人机械臂的高精度控制。

摘要：随着机械制造自动化对同步要求不断提高,EtherCAT的应用越来越广泛。在重点研究EtherCAT分布时钟机制的基础上,提出了基于实时嵌入式系统μC/OS-III完成主站的方案。主站对从站的传输延时、初始偏移进行测量,多次读写从站寄存器,待从站同步误差满足阀值后发送同步激活信号,最终实现主站的同步控制技术。最后搭建一个测试系统,读取从站设备时钟漂移寄存器和同步信号SYNC0启动时间寄存器的值并进行分析,结果表明了EtherCAT嵌入式主站精度高、稳定性强的同步控制性能。

摘要：为实现多轴系统的同步运动控制,课题组提出了基于EtherCAT实时工业以太网的伺服系统设计方案。首先,基于EtherCAT的技术原理进行了系统的整体结构与软硬件的设计;然后,采用LAN9252芯片与TMS320F28379D双核芯片实现从站搭建并基于该双核芯片设计了从站程序,实现了通信功能与伺服驱动控制功能;最后,提出了一种同步方案,利用EtherCAT在分布时钟模式下产生的高精度同步信号精准同步各从站的控制环周期,从而实现运动控制的同步,并在一个2轴系统中进行了实验验证。实验结果表明:该基于EtherCAT的伺服系统可以实现各从站控制环周期的精准同步,使通信数据同步更新。系统能够满足高精度的多轴同步控制要求。

摘要：针对传统脉冲、模拟量控制系统在实时性、稳定性和同步性方面的不足,提出了一种基于EtherCAT工业实时以太网通信的双直线电机位置联动控制方案。设计了3种位置联动控制模式,详细分析了EtherCAT的分布时钟补偿算法,并搭建了联动控制试验平台,对所设计的控制系统进行了试验验证。试验结果表明,采用EtherCAT通信的双直线电机位置联动控制系统实时性高,双轴同步、交替响应性能良好,适用于同步精度和响应速度要求都较高的应用场合。

摘要：针对散热器管板焊接存在劳动强度大、焊缝一致性差,产品合格率低等问题,设计以Ether CAT技术为基础的多轴焊接自动控制系统,该系统以德国BECKHOFF公司Twin CAT+工业PC作为主控制器。对Ether CAT技术原理进行了介绍,给出控制方案,包括机械台架构造、软硬件平台搭建、主程序流程等。描述了伺服驱动Fuzzy-PID控制算法和系统调试步骤。通过调试运行,结果表明:该焊接控制系统具有较好的实时性、同步性和鲁棒性,抗干扰能力强,满足散热器管板焊接要求,为散热器管板焊接提供了一种新途径。