母线折弯机加工精度及弯曲成形的控制系统研究

发布时间：2017-10-12 00:07

  本文关键词：母线折弯机加工精度及弯曲成形的控制系统研究

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【摘要】：随着我国开关电器行业的高速发展,母线加工机的需求量也在迅猛的增加,这就意味着母线加工机厂商之间的竞争也越来越激烈,国内的大部分生产厂商大多还在生产开环控制的传统型母线折弯机。为了提高市场竞争力,高精度和高效率的母线加工机的设计逐渐提到了日程上来。本文主要研究母线折弯机在加工过程中的位置精度,设计一套完整的控制方案来提高折弯的精度。以昆开专用数控设备公司生产的KMW427J型液压母线折弯机为试验样机参照,以铜母线板料为实验材料,通过对母线折弯过程中的回弹进行了机理分析制定实验方案,编写PLC控制程序,光栅尺安装到折弯机构的凹模上,作为凹模实时位置的反馈装置,利用光栅尺采集凹模行程的位移量,直接反馈给PLC,通过PLC得到的位移数字量进行启停控制。利用数据采集卡采集折弯过程位移压力的模拟量,·对数据进行处理和分析,通过调用Matlab中三次样条差值函数对数据进行运算,并绘制折弯过程中的位移、速度、加速度、压力曲线图。分析母线折弯过程中的弯曲回弹规律。折弯系统的控制方案采用了可编程控制器(PLC)作为控制核心。本文除了基本的控制程序外,还加入了PID控制算法,并对PID算法进行了改进,使得更加有效的控制母线折弯机系统,通过Matlab仿真对PID参数进行整定,整定出最优的控制参数。本文通过PID控制算法的引入,可以对加工过程中的进给位移实现了较好的控制,通过对本文所设计的折弯机控制系统进行调试,该控制系统的功能完善,系统稳定良好,使得母线单次折弯角度的精度可以完全满足高压电器柜行业对母线精度的要求,该控制系统可以的提高了母线的加工精度和生产效率。
【关键词】：母线弯曲 运动特性 PLC MATLAB PID
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM505;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 前言10-11
• 1.2 有关国内外研究和现状11-13
• 1.3 课题研究的意义及本文主要研究内容13-16
• 1.3.1 课题研究的意义13
• 1.3.2 本文主要研究内容13-16
• 第二章 母线弯曲的理论研究与方法16-26
• 2.1 三点式折弯原理16-18
• 2.2 母线的弯曲成形18-20
• 2.2.1 弯曲成形过程18-19
• 2.2.2 折弯力的计算19
• 2.2.3 折弯工件的工艺性分析19-20
• 2.3 母线折弯机的控制方案20-21
• 2.4 控制算法21-24
• 2.4.1 PID控制21-22
• 2.4.2 PID控制算法基本原理22-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 母线折弯机弯曲试验分析与方法26-42
• 3.1 折弯角度测量装置的设计26-27
• 3.2 母线折弯过程的试验数据采集27-29
• 3.2.1 用于进行数据采集的工具27
• 3.2.2 反馈装置的选型27-29
• 3.3 数据采集29-30
• 3.3.1 数据采集方法描述29
• 3.3.2 实验数据29-30
• 3.3.3 实测凹模行程的对比数据30
• 3.4. 三次样条插值法数据处理30-40
• 3.4.1 三次样条插值法30-31
• 3.4.2 三次样条插值函数31-32
• 3.4.3 利用Matlab绘图三次样条差值法的程序说明32-33
• 3.4.4 绘制系统各变量的曲线图及分析33-40
• 3.5 防止压力过载时自我保护功能设计40-41
• 3.6 本章小节41-42
• 第四章 母线折弯机液压系统数学建模与Matlab仿真42-58
• 4.1 液压系统42-50
• 4.1.1 元、部件特性分析42-43
• 4.1.2 液压系统总体结构43-44
• 4.1.3 电磁换向阀44-45
• 4.1.4 对称阀控非对称液压缸45-46
• 4.1.5 液压缸负载的动力学平衡方程46-47
• 4.1.6 阀、液压缸动态特性47-49
• 4.1.7 泵控装置的数学模型49-50
• 4.3 反馈环节建模50
• 4.4 液压系统仿真模型搭建50-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 母线折弯机系统的PID控制及仿真58-68
• 5.1 数字PID控制算法58-60
• 5.1.1 位置式PID控制算法58-59
• 5.1.2 增量的PID算法59-60
• 5.2 数字PID控制算法的改进60-63
• 5.2.1 积分分离式控制算法60-61
• 5.2.2 抗饱和积分PID控制算法61-62
• 5.2.3 采样周期的选择62-63
• 5.3 PID参数整定及Matlab仿真63-66
• 5.4 系统PID控制校正66-67
• 5.5 本章小节67-68
• 第六章 控制系统设计68-82
• 6.1 PLC选型及控制程序开发68-75
• 6.1.1 PLC的结构及特点68-70
• 6.1.2 PLC选型70-71
• 6.1.3 控制系统程序的整体思路71-74
• 6.1.4 PLC程序编写的整体思路74-75
• 6.1.5 PLC程序解释75
• 6.2 控制系统软件开发环境介绍75-76
• 6.3 PLC中PID控制器的数字化76-77
• 6.4 PID指令及闭环控制系统的实现77-80
• 6.4.1 输入模拟量的转化及标准化77-78
• 6.4.2 输出量转换为工程实际值78
• 6.4.3 PID指令向导与调用78-79
• 6.4.4 PID参数自整定79-80
• 6.5 本章小节80-82
• 第七章 结论与展望82-84
• 7.1 结论82
• 7.2 展望82-84
• 致谢84-86
• 参考文献86-90
• 附录A 攻读研究生期间发表论文目录90-92
• 附录B 数控母线折弯机实验设备92-94
• 附录C 实验数据采集图及接线图94-95

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本文编号：1015534