砂轮振动信号提取及动平衡控制装置研制

发布时间：2017-08-05 07:34

  本文关键词：砂轮振动信号提取及动平衡控制装置研制

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【摘要】：在现代磨床工艺中,磨床砂轮的不平衡振动是影响磨床磨削精度的一个很重要的因素,为了提高磨床的磨削精度,就要着力解决砂轮的不平衡振动问题。本文以磨床砂轮为研究对象,针对磨削过程中出现的不平衡振动展开研究,在分析磨床砂轮产生不平衡振动原因的基础上,对其不平衡振动信号进行特征分析,研究不平衡振动信号提取方法,确定砂轮动平衡控制方法,进而研制开发砂轮在线动平衡装置。系统以AT89C51单片机为控制核心,通过检测砂轮旋转时不平衡量引起的振动信号并进行数据处理,以确定不平衡量的大小,然后控制跟随砂轮高速旋转的平衡头内的双永磁直流电机以对不平衡量进行补偿。砂轮不平衡产生的振动信号是与砂轮转速同频的周期信号,精确获取与转速同频信号的值是对砂轮进行动平衡的前提。本文采用硬件带通滤波器和软件滤波相结合的方法实现砂轮振动信号精确提取,实验表明,本方法可从复杂噪声中在线提取砂轮不平衡信号。在控制方面,本文提出了采用PID控制算法改善直流电机的速度控制,该方法控制简单,调节时间短,而又不增加系统的最大超调。通过本文的研究,构架了砂轮在线动平衡系统的框架,具有硬件电路简单,倍频采样精度高,跟踪速度快等优点,可以显著降低砂轮不平衡引起的振动,为进一步研究砂轮动平衡技术提供参考资料。
【关键词】：砂轮 动平衡 数学模型 不平衡振动
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG743
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-10
• 1.1 论文选题的来源及意义7
• 1.2 国内外研究现状7-8
• 1.3 动平衡系统的相关问题8
• 1.4 论文主要研究内容8-10
• 第二章 不平衡量提取算法研究10-14
• 2.1 振动信号成分分析10
• 2.2 软件平滑滤波10-12
• 2.3 不平衡量提取算法12-13
• 2.4 本章小结13-14
• 第三章 平衡头数学模型的建立14-18
• 3.1 平衡头力补偿方法14
• 3.2 平衡头内部结构14
• 3.3 位置调节模型14-16
• 3.4 平衡模型及其方框图16-17
• 3.5 本章小结17-18
• 第四章 系统硬件设计18-36
• 4.1 单片机最小系统18-23
• 4.1.1 89C51系列单片机18-19
• 4.1.2 89C51单片机的内部结构19-20
• 4.1.3 AT89C51系列引脚功能20-22
• 4.1.4 AT89C51系列单片机的功能单元22-23
• 4.2 振动信号采集处理电路23-28
• 4.2.1 磁电式速度传感器23-25
• 4.2.2 放大电路25-26
• 4.2.3 滤波器26-28
• 4.3 转速信号采集处理电路28-29
• 4.4 ADC0809模数转换器29-31
• 4.4.1 ADC0809的内部逻辑结构29
• 4.4.2 ADC0809引脚结构29-30
• 4.4.3 ADC0809应用说明30-31
• 4.5 执行电路31-33
• 4.6 显示电路33-35
• 4.6.1 HD7279A的典型应用33-34
• 4.6.2 显示电路硬件设计34-35
• 4.7 本章小结35-36
• 第五章 控制器及系统软件设计36-46
• 5.1 PID控制特点36
• 5.2 PID控制算法介绍36-38
• 5.3 PID控制器的数字化38-40
• 5.4 PID参数的整定方法40-41
• 5.5 系统软件设计41-44
• 5.5.1 主程序41-42
• 5.5.2 振动信号采集程序42-43
• 5.5.3 动平衡控制程序43-44
• 5.6 砂轮动平衡仪的实现44-45
• 5.7 本章小结45-46
• 第六章 总结46-47
• 致谢47-48
• 参考文献48-50
• 作者简介50-51
• 攻读硕士期间完成成果51

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本文编号：623713