滚珠丝杠副故障测试试验台与测控系统设计
[Abstract]:As a common feed device, ball screw pair is widely used in CNC machine tools and industrial robots and other equipment. It is one of the key components that affect the machining accuracy of CNC machine tools and the movement precision of industrial robots. On-line monitoring and identification of ball screw pairs can ensure the normal operation of the equipment. In this paper, the ball screw fault test bench (hereinafter referred to as the test bench) and the measurement and control system are designed and studied in order to realize the on-line monitoring of the running state of the ball screw pair. Firstly, combined with the size and running parameters of ball screw pairs, the overall system structure of the test stand is designed. According to the requirement of fault simulation and mechanism research of test-bed, the overall scheme of test-bed measurement and control system is designed, including hardware architecture and software architecture. It meets the requirements of motion control and vibration signal acquisition of test-bed. Secondly, the synchronous control method of double motors based on fuzzy PID is designed and implemented. The synchronous control scheme of master-slave dual motor is determined. The fuzzy PID control algorithm is used to adjust the rotating speed of the dual motor in real time. The fuzzy relation between the three parameters of PID and the error and the rate of error change is analyzed, and the corresponding fuzzy rules are established. According to the rule, the parameters of PID control are adjusted by fuzzy reasoning. The simulation and experimental results show that the proposed method can effectively adjust the dual motors synchronously. Then, the detailed design method of hardware and software of the measurement and control system of ball screw pair is given. The hardware of the measurement and control system includes DSP and its peripheral circuit module, data acquisition module, communication management module, power management module, motor control module and CPLD module. The system software consists of two parts: upper computer and lower computer. Through the interface of serial port and network, the control command and vibration signal transmission of upper and lower machine motor are realized. Finally, the test scheme of ball screw test-bed and measurement and control system is constructed, and the measurement and control system is developed. The test results show that the developed measurement and control system can realize the control of ball screw test-bed and the acquisition of vibration signal. The feature extraction method of ball screw pair vibration signal based on AR modeling pre-processing and power spectrum analysis is studied. The analysis results show that this method can further extract the vibration signal feature of ball screw pair. At the same time, the simulation and analysis results of pitting corrosion fault of ball screw pair show that the system can meet the requirements of fault simulation and monitoring analysis of ball screw pair.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG659;TP274
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,本文编号:2445629
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