国家自然科学基金(60404019)
- 作品数：11 被引量：213H指数：6
- 相关作者：陈友东王田苗魏洪兴曹宇男孙恺更多>>
- 相关机构：北京航空航天大学中国农业大学北京科技大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金光机电装备技术北京市重点实验室开放课题更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术金属学及工艺更多>>
- 基于组件的开放结构数控系统被引量：32
- 2006年
- 提出并实现了一种模块化、可重构、可互换和可裁减的开放式数控系统结构,为快速定制和开发数控系统提供了一个软件结构和环境,该结构结合了通用PC、RTLinux和实时组件的优点。在分析现有组件标准不能应用于数控系统的原因的基础上,给出一种可用于数控系统的组件模型。介绍了由该模型实现的开放结构数控系统的基本组成成分,以及组成一个基本数控系统组件的功能、接口和图形表示。详述了该系统的虚拟模块系统和配置系统,虚拟模块系统主要实现数控系统模块间通信和模块的调度,配置系统主要实现数控系统的集成。给出了该组件的实现框架,并在RTLinux上实现了该结构的原型系统。
- 陈友东陈五一王田苗
- 关键词：组件计算机数控
- 插补前S加减速在CNC前瞻中的应用被引量：42
- 2007年
- 计算机数字控制系统(CNC)中的速度前瞻处理可以在不影响插补轨迹精度的前提下极大地提高插补效率.针对前瞻算法中速度处理这一核心问题,分直线转接和圆弧转接2种情况分别建立了插补几何元素转接矢量夹角模型,并给出了一种基于插补前S型加减速的CNC速度前瞻算法.该算法根据设定的最大前瞻段数以及实际插补轨迹的几何特性,能够自适应确定轨迹的转接速度近似最优解,从而实现路径段之间进给速度的高速衔接.S型加减速由于在加速阶段和减速阶段均引入了加速度衰减,使得整个插补过程具有了高度的柔性.因此结合前瞻算法和S型加减速算法在高速加工时速度处理的优势,提出并实现了一种基于插补前S型加减速的CNC前瞻算法.该算法已经在工程实际中得到了验证.
- 曹宇男王田苗陈友东魏洪兴
- 关键词：加速度控制插补数控系统
- 新型的数控译码模块结构的研究与实现被引量：5
- 2009年
- 为了能为用户快速开发出使用不同指令格式的数控系统译码模块,提出了一种新型的译码模块结构.将译码模块划分为输入数据子模块、内部数据接口子模块和功能函数子模块三个独立的子模块.在内部数据接口子模块中,把数控指令进行了形式化表达,实现了输入数据子模块与功能函数子模块的隔离,减弱了译码数据计算对于数控指令格式的依赖.分析了数控加工指令与特征的对应关系,利用基于特征的思想对数控加工指令进行了分类.利用这一分类将功能函数子模块的计算结果以数据集合的方式输出,促进了功能函数子模块的独立.结果表明这种结构中的各子模块具有良好的可重用性,提高了译码模块的开发效率.
- 王琦魁李伟陈友东王田苗
- 关键词：数控系统模块化结构可重用性
- 基于μc/os-Ⅱ嵌入式数控系统研制被引量：13
- 2006年
- 介绍了嵌入式数控系统的结构及其组成.系统硬件平台采用嵌入式微控制器ARM(Advanced RISC Machines)和现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Arrays),软件平台采用μc/os-Ⅱ实时操作系统.给出了该系统的硬件结构.根据数控系统的软件需求,给出了系统的软件结构,系统的模块,任务以及任务的优先级和周期.同时给出了实现系统的一些关键技术.在嵌入式实时操作系统μc/os-Ⅱ上实现了该系统,在数控机床上进行了加工试验、环境适应能力测试以及静电放电抗干扰试验,试验表明系统稳定可靠.
- 王田苗陈友东孙恺魏洪兴
- 关键词：数控系统实时系统现场可编程门阵列
- PH曲线拟合在数控前瞻中的应用被引量：2
- 2009年
- 为解决数控系统进行微小直线段平稳加工的问题,提出了一种拟合方法.综合了误差限制下的微小直线段长度、拐角、直线段相交点单调性等判定条件,将连续的微小直线段分割成若干区域.使用非线性最小二乘法将每一个区域内的点拟合成PH曲线,并通过模拟退火方法调整切矢量来控制拟合误差.根据区域的连接情况,将切矢量分为单向和双向两种调节方法.在模拟退火算法中,将微小直线段的斜率作为切矢量的初始值,利用细分直线的方法逐点计算弓高误差,并将此误差作为目标函数来快速进行切矢量的调整.结果表明,对微小直线段进行区域划分可以提高拟合效率.在控制弓高误差的情况下,此方法可以形成具有良好精度的光滑曲线,可以获得平稳的速度轨迹.
- 王琦魁李伟陈友东王田苗
- 关键词：数控系统PH曲线
- 基于de Boor算法的NURBS曲线插补和自适应速度控制研究被引量：32
- 2007年
- 以NURBS曲线de Boor递推插补算法为基础,针对NURBS曲线速度处理的特殊性,建立了一种NURBS曲线自适应速度控制模型,该模型分为速度自适应控制和插补前加减速处理两部分。以de Boor算法为基础对整个插补周期的弓高误差以及切向和法向加速度进行实时监控,分析了误差产生的原因并进行了相应的速度控制;以插补前直线加减速为例引入NURBS反向插补的概念,解决了NURBS曲线减速区长度计算问题。实验结果表明,该模型满足实际的NURBS曲线插补的需要。
- 王田苗曹宇男陈友东魏洪兴
- 关键词：NURBS曲线DE弓高误差
- 数控系统的直线和S形加减速研究被引量：60
- 2006年
- 推导出了用于机器人及机床控制器前加减速的直线加减速和S形加减速的离散采样迭代公式。实际减速点和理论减速点不重合,在减速过程中会出现一段时间的低速运行,为了消除低速运行段,提出了按照实际的剩余长度重新计算加速度和加加速度的算法,对该算法进行了仿真和实验验证,结果表明,该算法可有效地消除减速过程中的低速运行段。
- 陈友东王田苗魏洪兴潘月斗
- 关键词：CNC插补
- 嵌入式CPU软核综述被引量：33
- 2006年
- 随着FPGA和SoPC(SystemonProgrammableChip)技术的迅速发展,基于FPGA的嵌入式系统得到了广泛的研究和应用。该文针对目前比较有影响和特点的4款嵌入式CPU软核Nios/Nios2、MicroBlaze、Leon2/Leon3和OpenRISC1200进行了性能分析和对比,最后分析了各个CPU软核的特点。
- 孙恺王田苗魏洪兴陈友东
- 关键词：嵌入式系统CPU软核FPGA
- 高速加工中连续微小线段的前瞻自适应插补算法被引量：6
- 2008年
- 针对数控插补中离散化进给速度控制的特点,提出了一种实时的速度前瞻软件控制新算法。该算法通过采用五次样条曲线拟合对离散加工路径的分析提取高曲率点,根据加减速特性预估高曲率点处的速度,并对加工路径施加相应的运动学曲线规划,实现了加工速度自适应于加工路径的变化。应用该算法使得加工速度变化平稳。与传统控制方法相比,该方法大大提高了加工效率。
- 张园陈友东黄荣瑛魏洪兴邹勇
- 关键词：弓高误差
- 一种验证数控系统软件安全可靠性的建模方法
- 2009年
- 作为一个典型的离散计算机控制系统,CNC(数字控制)系统在运行中需要满足可靠性和安全性。因此如何设计出安全可靠的系统软件以及如何有效地对CNC系统的安全性和可靠性进行验证成为一个非常重要的问题。基于此给出一个新的建模方法TTM/ATRTTL(时间转化模型/全时轴实时时态逻辑)来描述和验证CNC系统。TTM/ATRTTL提供了一整套方法用于描述CNC系统建模的硬实时特性和反馈特性,也提供了一个包括一整套验证规则和定理的验证模型并且应用工具STeP和SF2STeP来实现之。这个验证模型可以用于对TTM/ATRTTL表达的系统的可靠性,安全性进行验证。使用该建模和验证方法可以对OAC(开放式体系结构CNC)系统进行分析和验证,并设计出OAC的逻辑控制器,该控制器是OAC系统的核心部分。验证结果表明,该形式化建模与验证方法可以有效地对CNC系统进行分析和建模。在此基础上,可以开发出能够保证系统可靠性和安全性的CNC系统软件。
- 曹宇男陈友东魏洪兴王田苗
- 关键词：CNC可靠性安全性
