基于EtherCAT的球杆系统设计开题报告

全文总字数：4600字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景及意义

球杆系统是一种十分经典且实用的控制类课程教学实验设备，它涵盖了控制理论、机电传动、信号处理等多方面的内容。球杆系统的输出（小球位置）对一个固定输入（球杆倾角）来说是发散的，该特性被称为开环不稳定性，另外由于球杆系统的传递函数中有三角函数的存在，因此该系统是非线性的。由于球杆系统所具有的这两大特性是控制理论研究的经典类型，加上它在结构上安全简单的特点，使其成为控制理论教学以及实验室进行各种控制试验的理想平台。

但在实现技术上，球杆系统主要是通过以运动控制卡或运动控制器为控制元件组成的伺服驱动控制系统来实现。运动控制器一般具有专用性，运动控制卡则通常集成了专用运动控制芯片，通过pci总线与计算机进行连接。近年来，pc控制技术的出现，使许多更为复杂的控制系统得以实现。pc控制技术是利用基于pc的实时控制软件，将pc配置成为可实时处理的控制器，它得益于pc处理器的强大性能，在功能上比传统的运动控制卡要更加强大。德国倍福公司开发的twincat系统采用的就是这种方式，主站pc控制器通过ethercat工业以太网技术与从站的设备实现连接交互。由于ethercat进入中国的时间不久，在国内使用的场合不太普遍，但由于其强大的实时控制性能以及配置简单、成本低廉等优点，该技术正在受到国内自动化厂商的青睐和重视。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

设计一个球杆系统，要求完成机械结构设计（球杆系统机械装置包括小球、轨道、支撑、底座等组成部分），基于ethercat的球杆控制系统设计。

2.2研究的内容：

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张志勇,何东健,张建锋,等.基于matlab环境下球杆系统pid控制器设计[j].农机化研究,2006(05):103-105.

[2]王清,马广富,弥曼.一种基于遗传算法的神经网络控制方法研究[j].系统仿真学报,2006(04):1070-1072 1077.

[3]刘克平,史鹏飞.球杆系统自适应遗传pid控制[j].控制工程,2009,16(02):173-175.