立足高端制造装备多轴联动、高速高精和智能化的控制需求,突破了实时通信、软硬件协同控制和跨行业工艺集成等理论和技术,为装备制造业高质量发展提供支撑。
研发了一种实时以太网EtherMAC。发明了硬件周期触发、数据列车对发的通信调度机制、分布时钟实时补偿的节点同步方法,建立了EtherMAC运动控制网络系统及标准。最小通信周期<31.25μs,节点同步偏差<100ns,突破了运动控制网络强实时、高同步的瓶颈。
建立了软硬件协同的网络化运动控制平台。提出了基于时间戳的软硬件协同调度方法,发明了变增益自抗扰轨迹跟踪、加加速度(Jerk)连续的双向自适应速度平滑算法等,建立了网络化运动控制平台。复杂多任务调度响应时间<10μs,时序控制精度<10ns,突破了复杂任务实时调度,跟踪误差精准控制,高速运动平滑等难题。
发明了跨行业工艺智能集成方法和装备数字孪生系统构建方法。建立了跨行业资源-任务-工艺约束模型与知识推理机制,发明了工艺解耦-功能重构的控制系统集成策略;提出了特征与视觉驱动的运动规划方法。发明了机电装备数字孪生系统的构建方法,为机电装备的精准自主控制决策与预测性维护提供了有效手段。
授权发明专利40余项,发表论文120余篇,获山东省科技发明奖1项,国家科技进步二等奖1项,机械工业科技进步奖4项,制定国际/国家标准十余项。实现了在航空航天、纺织机械、数控机床及机器人等十余个行业的规模化应用。