一种新型绕带平台的设计、建模与控制

发布时间：2017-07-04 01:00

  本文关键词：一种新型绕带平台的设计、建模与控制

  更多相关文章： 绕带工艺 非线性运动学模型 自调整因子模糊PI控制 自动绕带平台 协调控制

【摘要】：随着时代的发展,线束在现代工业中的应用愈发广泛。线束生产过程中的绕带工艺,直接影响着线束在实际使用中的安全性。而目前绕带工艺多采用人工作业的方式来完成,人工作业成本较高、效率低下且无法满足高精度线束包扎的要求。为此,本文提出了多自由度工业绕带制造过程的控制问题,结合刚体运动学、模糊控制以及协调控制等理论,给出了一类基于非线性数学模型的协调控制方法,发明了一类新型的绕带自动化设备,解决了汽车线束行业采用人工进行直线束包扎的工业技术问题。具体而言,本文内容包含如下方面:1)针对汽车线束生产采用人工完成线束包扎工艺过程,利用刚体运动学规律、以及线束与胶带的几何特征,建立了线束包扎过程的两自由度运动规律模型,提出一类多自由度工业绕带制造过程的协调控制问题,指明了汽车线束包扎生产如何实现工业自动化的方向。2)对线束包扎直线运动规律与包扎旋转运动规律进行了解耦,并分别为包扎直线运动规律与包扎旋转运动规律进行了控制器设计,其中包扎直线运动规律按照设定运动进行控制,解耦控制的研究重点是采用基于自调整因子的模糊PI控制方法,对包扎旋转运动机构进行控制,从而保证了包扎旋转运动过程兼具快速瞬态响应的能力与稳态误差最小化的能力。3)利用线束包扎直线运动与包扎旋转运动的非线性耦合规律,对线束包扎过程的两自由度运动进行协调控制,解决线束包扎生产过程的包扎精度低、一致性差的实际控制问题。4)最后,结合所提出的理论方法,发明了全自动绕带样机,在给定包扎指标下,对直线束进行包扎,并与人工包扎进行了对比测试,实验结果表明,采用机器进行线束包扎的精度更高、一致性更好。
【关键词】：绕带工艺 非线性运动学模型 自调整因子模糊PI控制 自动绕带平台 协调控制
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 项目背景与意义9-11
• 1.1.1 背景9-11
• 1.1.2 意义11
• 1.2 绕带工艺及其发展11-13
• 1.3 模糊控制的发展历史和研究现状13-14
• 1.4 论文的主要研究内容14-15
• 1.5 论文的组织架构15-16
• 第2章 新型自动绕带平台设计16-21
• 2.1 需求分析16
• 2.2 总体设计16-20
• 2.2.1 平台组成16-17
• 2.2.2 控制方案17-18
• 2.2.3 功能实现18-20
• 2.3 关键问题分析20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 绕带工艺建模与验证21-29
• 3.1 绕带工艺参数定义21-22
• 3.2 运动学模型建立22-24
• 3.3 模型验证24-28
• 3.3.1 吻合度指标24
• 3.3.2 实验设计24-26
• 3.3.3 实验实施26-27
• 3.3.4 实验结果分析27-28
• 3.3.5 模型验证结论28
• 3.4 本章小结28-29
• 第4章 自动绕带平台控制方案设计29-45
• 4.1 旋转绕带模块控制29-39
• 4.1.1 旋转绕带模块分析29-31
• 4.1.2 自调整因子模糊-PI控制器概述31-32
• 4.1.3 自调整因子模糊-PI控制器设计32-38
• 4.1.4 控制器效果分析38-39
• 4.2 水平移动模块控制39-41
• 4.2.1 水平移动模块分析39
• 4.2.2 模块控制设计39-40
• 4.2.3 模块控制效果分析40-41
• 4.3 协调控制41-44
• 4.3.1 协调控制分析41
• 4.3.2 协调控制方案设计41-43
• 4.3.3 协调控制效果分析43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 试验验证45-51
• 5.1 试验验证45-50
• 5.1.1 试验设计45-46
• 5.1.2 平台搭建46-47
• 5.1.3 人机交互界面设计47-48
• 5.1.4 试验实施48-49
• 5.1.5 试验结果分析49-50
• 5.2 现场应用50
• 5.3 本章小结50-51
• 第6章 总结与展望51-53
• 6.1 总结51
• 6.2 不足与展望51-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-59
• 附录59-63
• 附录一：旋转运动主控电路图60-61
• 附录二：电机2驱动电路图61-62
• 附录三：触摸屏控制电路图62-63
• 附录四：作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目63

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本文编号：515758