基于DSP的GMA驱动的车削加工控制系统研究与设计

发布时间：2018-06-28 09:05

  本文选题：超磁致伸缩致动器 + 车削加工　； 参考：《安徽理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：在当代工业技术迅速发展的几十年里,高科技、高精度、高效率的机械设备已进入人类社会的生产制造领域中,众所周知高精度的生产制造设备决定了一个国家的制造业水平,特别是车削加工行业,对其加工精度要求也是越来越高。所以,为了满足这样的要求,需要寻找这样的驱动部件,而超磁致伸缩致动器(GMA)在这些方面的性能均能满足要求。本文将GMA运用于车削加工中代替由音圈电机等驱动的刀架执行机构,使车削加工的精度又上升了一个数量级,能够适应对零部件精度要求很高的车削加工中去。本文首先研究GMA的特性,建立J-A磁滞模型并加以改进和建立GMA动力学模型以及车削加工动力学模型。结合数控机床的结构设计GMA驱动的车削加工系统,针对车削加工系统采用GMA进行驱动,以提高车削加工精度。并采用TMS320F2812芯片为DSP内核设计整个控制系统。其次,对GMA驱动的车削加工控制系统硬件进行相关电路的设计。再次,设计整个GMA驱动系统的逆变电路,并对其控制方式进行设计。最后,基于CCS(Code Composer Studio)软件进行GMA驱动的车削加工控制系统程序设计。本设计的整体思路为:通过DSP控制系统产生四路PWM驱动信号,然后通过驱动放大电路来控制逆变电源的电源输出,使逆变电源输出所需要的驱动电流,进而来控制GMA驱动器工作,带动车刀产生进给位移,从而实现对零部件的加工工作。本文在研究GMA工作特性上,不仅分析了预应力和温度对GMA输出位移的影响,还考虑了工件对车刀的反作用力进而这种力反馈到GMA系统中去对GMA输出位移的影响。本文将GMA运用于车削加工工作的驱动系统上,提高了车刀进给位移控制精度。
[Abstract]:In the decades of rapid development of contemporary industrial technology, high-tech, high-precision and high-efficiency mechanical equipment has entered the field of production and manufacturing in human society. It is well known that high-precision manufacturing equipment determines the manufacturing level of a country. Especially in turning industry, the requirement of machining precision is higher and higher. Therefore, in order to meet such requirements, we need to find such driving components, and the performance of giant magnetostrictive actuator (GMA) in these aspects can meet the requirements. In this paper, GMA is applied to the turning process instead of the tool holder actuator driven by the voice coil motor. The precision of turning is increased by an order of magnitude, and it can be adapted to the turning process which requires high precision of parts and components. In this paper, the characteristics of GMA are studied, the J-A hysteresis model is established and improved, the dynamic model of GMA and the dynamic model of turning are established. Combined with the structure of NC machine tool, the turning system driven by GMA is designed, and GMA is used to drive the turning system to improve the turning accuracy. The whole control system is designed with TMS320F2812 chip for DSP kernel. Secondly, the hardware of turning control system driven by GMA is designed. Thirdly, the inverter circuit of the whole GMA drive system is designed, and its control mode is designed. Finally, the programming of turning control system driven by GMA based on CCS (Code composer Studio) is carried out. The whole idea of this design is that four PWM driving signals are generated by DSP control system, and then the power output of inverter power supply is controlled by driving amplifier circuit to make the driving current needed for inverter power output. Then the GMA driver is controlled to drive the turning tool to produce the feed displacement, thus the machining of the parts is realized. In this paper, not only the influence of prestress and temperature on the output displacement of GMA is analyzed, but also the reaction force of workpiece to the turning tool is considered in this paper, which is fed back to the GMA system to influence the output displacement of GMA. In this paper, GMA is applied to the driving system of turning process to improve the precision of turning tool feed displacement control.
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG519.1

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本文编号：2077469