弯曲螺线管超导线圈绕线机控制系统研究

发布时间：2017-08-08 20:02

  本文关键词：弯曲螺线管超导线圈绕线机控制系统研究

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【摘要】：绕线机是一种用于绕制各类电磁线圈的专用机床,主要由排线机构与张力控制机构两部分组成。排线机构将放线盘释放的金属绕线经调整后输送至线圈线模进行绕制,张力控制机构则对绕线张力进行控制。当前国内的大多数绕线机只能加工直螺线管线圈,不具备自动加工弯曲螺线管线圈的能力。绕制弯曲螺线管超导线圈时,其成型运动复杂、速度变化范围大,同时为保证线圈电磁性能符合设计指标,对张力的控制精度提出了较高要求。需要针对能绕制出此类弯曲螺线管线圈的绕线机控制系统进行深入研究。本文以绕制弯曲螺线管超导线圈的绕线机控制系统为研究对象,利用数学建模、理论推导和仿真分析相结合的方法,对线圈绕制过程中相关的运动控制与张力控制问题进行研究,具体工作如下:(1)建立弯曲螺线管线圈的数学模型,解析绕线机绕制弯曲螺线管线圈的运动方程,分析其在绕制线圈过程中的运动规律,确定绕线机绕制弯曲螺线管线圈的运动、张力等具体控制要求。(2)根据线性插补原理,选取适合于弯曲螺线管超导线圈绕线机运动控制的插补算法,并运用仿真软件对其性能进行验证。(3)根据绕线机绕制弯曲螺线管线圈的张力控制要求,推导其张力控制表达式,利用MATLAB仿真软件对已建立的张力理论模型进行分析验证。(4)按照绕线机绕制弯曲螺线管线圈的控制需求,设计一种可以用于监控弯曲螺线管线圈绕线机的监控界面。(5)根据上述研究内容,简要探讨弯曲螺线管超导线圈绕线机及其控制系统的改进方法,为相关弯曲螺线管绕线机系统的改进提供了一定的理论参考依据。
【关键词】：弯曲螺线管 绕线机 运动控制 张力控制
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789;TP273
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 本课题主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第2章 线圈绕制原理与工艺分析15-30
• 2.1 传统直螺线管线圈绕制15-16
• 2.2 弯曲螺线管线圈工艺要求16-17
• 2.3 弯曲螺线管线圈线型设计17-23
• 2.3.1 绕线原理17-18
• 2.3.2 绕线张力与成型压力分析18-19
• 2.3.3 绕线架空判据19-20
• 2.3.4 弯曲螺线管线圈缠绕角判据20-22
• 2.3.5 线型计算仿真结果22-23
• 2.4 绕线机机械结构方案23-24
• 2.5 绕线机运动规律分析24-27
• 2.6 绕线机线圈绕制分析27-29
• 2.6.1 线圈绕制工艺分析27-28
• 2.6.2 绕线机控制系统分析28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第3章 绕线机运动控制策略研究30-41
• 3.1 绕线机运动轨迹仿真及分析30-31
• 3.2 绕线机Y轴运动分析31-33
• 3.2.1 绕线机Y轴运动轨迹31-32
• 3.2.2 直线加减速策略32-33
• 3.3 绕线机X轴运动分析33-40
• 3.3.1 线性插补定义34-35
• 3.3.2 S曲线加减速策略研究35-38
• 3.3.3 绕线机X轴速度规划38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 绕线机张力控制研究41-51
• 4.1 张力控制的意义及产生方式41-42
• 4.2 张力控制系统组成42-43
• 4.3 张力控制系统建模43-46
• 4.4 控制策略46-49
• 4.4.1 PID控制策略46-48
• 4.4.2 积分分离式PID48-49
• 4.5 仿真与测试49-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 绕线机控制系统界面设计51-56
• 5.1 控制系统需求概述51-52
• 5.2 控制系统结构52-53
• 5.3 监控界面设计53-55
• 5.3.1 用户登录方式设计53-54
• 5.3.2 绕线机监控界面设计54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 结论与展望56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录62

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本文编号：641748