多股簧全自动数控加工机床控制系统的研制
本文关键词：多股簧全自动数控加工机床控制系统的研制
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【摘要】：多股螺旋弹簧(简称多股簧)是由多根弹簧钢丝拧制成多层钢索卷绕而成的圆柱螺旋弹簧。与普通单股弹簧相比,由于多股簧在强度、寿命、减振抗冲击方面等具有优良的性能,使其应用前景广泛。多股簧的结构参数众多,工艺条件复杂,目前国内的多股簧加工机床还存在各种不足,严重影响了加工效率和精度,主要表现在:钢丝张力控制精度不高,无法实现指定退扭;采用有芯卷簧原理,加工不同直径的弹簧需要更换不同的心轴,且加工长度受限于芯轴长度;端头固定和弹簧剪切需要手工完成。因此,提高多股簧的加工效率、降低加工成本、提高加工精度,研制高效高精度的多股簧全自动数控加工机床具有重大意义。本文在综合分析了多股簧的加工特点和国内目前多股簧加工过程中存在问题的基础上,重点研究了高效高精度多股簧全自动数控加工机床的控制系统的可行性及实现方法。本文的主要工作如下:(1)根据多股簧全自动数控加工机床的结构和工作原理,分析了机床控制系统的需求,并详细设计和完成了控制系统的总体方案研究,把控制系统分为人机交互系统、伺服驱动控制系统和张力控制系统,提出了多股簧全自动数控加工机床的控制软件的架构。(2)根据多股簧全自动数控加工机床人机交互系统、伺服驱动控制系统和张力控制系统的控制需求,完成了控制系统主要硬件的选型,设计了各系统的硬件平台,完成了控制电路和控制结构设计,且完成了各个系统之间通信结构的设计和实现。(3)研究了多股簧加工过程中主轴电机速度计算、退扭电机速度计算和加工长度计算的数学模型,分析了多股簧全自动数控加工机床人机界面的功能要求,利用C#编程,完成了主控界面、张力显示界面和手动控制界面的设计,开发了人机界面的控制程序,并且在张力显示界面实现了张力的图形显示。(4)分析了各电机的速度关系,根据多股簧全自动数控加工机床伺服驱动控制系统的要求,完成了伺服驱动控制系统的控制电路和供电电路的设计,利用梯形图编程,完成了PLC(Programmable Logic Controller)控制程序的设计和开发,实现了七轴+两缸的联动控制。(5)根据张力控制系统的结构,分析了张力控制系统的特点,完成了多股簧全自动数控加工机床张力控制系统的控制结构设计、控制电路设计和控制程序设计。提出了一种带PID(Proportion Integration Differentiation)补偿的基于改进SVR(Support Vector Regression)方法的复合控制算法,以非线性松弛因子替代线性松弛因子,抑制噪声在逆动力学建模过程中的影响,提高了建模精度,把系统逆模型作为前馈控制器,PID作为反馈控制器,实现了钢丝张力的实时精确控制。
【关键词】：多股螺旋弹簧 人机界面 伺服驱动控制系统 张力控制系统 SVR
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG659
【目录】：
- 中文摘要3-5
- 英文摘要5-10
- 1 绪论10-18
- 1.1 多股簧简介10-11
- 1.2 国内外研究现状11-14
- 1.3 选题背景及意义14-15
- 1.4 主要研究内容及论文结构15
- 1.5 本章小结15-18
- 2 多股簧全自动数控加工机床控制系统的总体方案研究18-26
- 2.1 多股簧全自动数控加工机床概述18-22
- 2.1.1 机床结构18-19
- 2.1.2 机床工作原理19-22
- 2.2 多股簧全自动数控加工机床控制系统的需求分析22-23
- 2.3 多股簧全自动数控加工机床控制系统的总体方案研究23-24
- 2.4 本章小结24-26
- 3 多股簧全自动数控加工机床人机交互系统的研究26-44
- 3.1 多股簧全自动数控加工机床人机交互系统组成及功能26
- 3.2 多股簧全自动数控加工机床人机交互系统硬件选型26
- 3.3 多股簧全自动数控加工机床人机交互系统的结构框架26-31
- 3.3.1 人机界面的功能组成26-28
- 3.3.2 主轴电机速度、退扭电机速度和加工长度的计算28-31
- 3.4 多股簧全自动数控加工机床人机交互系统通信的实现31-39
- 3.4.1 硬件选型31-33
- 3.4.2 通信协议33-34
- 3.4.3 通信的实现34-39
- 3.5 多股簧全自动数控加工机床人机界面的实现39-43
- 3.5.1 开发环境和编程语言39
- 3.5.2 主控界面的实现39-40
- 3.5.3 张力显示界面的实现40-41
- 3.5.4 手动控制界面的实现41-43
- 3.6 本章小结43-44
- 4 多股簧全自动数控加工机床伺服驱动控制系统的研究44-68
- 4.1 伺服驱动器及伺服电机选型44-48
- 4.1.1 伺服驱动器操作模式44-45
- 4.1.2 伺服驱动器配线模式45-46
- 4.1.3 伺服电机选型46-47
- 4.1.4 各伺服电机的速度关系47-48
- 4.2 PLC控制器选型48-51
- 4.2.1 PLC简介48-49
- 4.2.2 PLC系统配置49-50
- 4.2.3 PLC控制器端子分配50-51
- 4.3 多股簧全自动数控加工机床伺服驱动控制系统电路的实现51-55
- 4.3.1 伺服驱动系统控制电路设计51-52
- 4.3.2 伺服驱动控制系统供电电路设计52-55
- 4.4 多股簧全自动数控加工机床伺服驱动控制系统通信的实现55-62
- 4.4.1 通信协议的设计55-56
- 4.4.2 通信结构的设计56-58
- 4.4.3 通信的实现58-62
- 4.5 多股簧全自动数控加工机床伺服驱动控制系统软件的实现62-67
- 4.5.1 开发环境简介62-63
- 4.5.2 PLC控制程序设计63-65
- 4.5.3 PLC控制程序实现65-67
- 4.6 本章小结67-68
- 5 多股簧全自动数控加工机床张力控制系统的研究68-90
- 5.1 多股簧全自动数控加工机床张力控制系统硬件平台研究68-71
- 5.1.1 硬件选型68-69
- 5.1.2 硬件结构设计69-70
- 5.1.3 系统结构特点分析70-71
- 5.2 多股簧全自动数控加工机床张力控制系统控制方案的实现71-72
- 5.3 多股簧全自动数控加工机床张力控制系统控制电路的实现72-73
- 5.4 多股簧全自动数控加工机床张力控制系统控制程序的研究73-76
- 5.4.1 程序控制流程图的设计74-75
- 5.4.2 控制程序的实现75-76
- 5.5 多股簧全自动数控加工机床张力控制算法研究76-88
- 5.4.1 SVR简介77-79
- 5.4.2 改进的SVR方法79-82
- 5.4.3 基于改进SVR方法的控制算法82-83
- 5.4.4 控制算法在系统中的应用83-88
- 5.6 本章小结88-90
- 6 总结与展望90-92
- 6.1 全文总结90-91
- 6.2 后续工作展望91-92
- 致谢92-94
- 参考文献94-98
- 附录98
- A作者在攻读硕士学位期间发表的论文98
- B作者在攻读硕士学位期间的专利98
- C作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目98
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Qing Wu;Leyou Zhang;Wan Wang;;New family of piecewise smooth support vector machine[J];Journal of Systems Engineering and Electronics;2015年03期
2 王时龙;田波;赵昱;周杰;程成;;基于摄动法的多股簧冲击载荷改进模型[J];机械工程学报;2015年07期
3 ZHAO Yu;WANG Shilong;ZHOU Jie;LI Chuan;SUN Shouli;;Three-stage Method for Identifying the Dynamic Model Parameters of Stranded Wire Helical Springs[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2015年01期
4 王时龙;田波;周杰;赵昱;程成;;多股簧冲击载荷特性试验研究[J];中国机械工程;2014年21期
5 王时龙;周杰;李小勇;雷松;李先广;;多股螺旋弹簧应用及研究现状[J];汽车工程学报;2011年06期
6 雷松;王时龙;冯治恒;萧红;李小勇;;螺旋弹簧冷绕成形与回弹的数值分析[J];计算机工程与应用;2011年27期
7 ;Design and Modeling on Stranded Wires Helical Springs[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2011年04期
8 萧红;王时龙;周杰;冯治恒;雷松;;多股簧的设计计算及有限元仿真分析[J];重庆大学学报;2011年07期
9 王时龙;雷松;蔡振兵;李小勇;周杰;朱e，
本文编号：876773
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