激光旋转加工控制系统的研究

发布时间：2017-08-06 18:23

  本文关键词：激光旋转加工控制系统的研究

  更多相关文章： 激光旋转加工 步进电机 模糊控制 MATLAB仿真

【摘要】：随着自动化技术的不断发展,激光设备依靠其光束能量大、加工效率高、无污染等优点,已广泛应用于工业加工、医疗等领域。激光旋转加工作为激光技术与控制技术的完美结合,是激光加工领域一个不可替代的重要组成部分。激光旋转加工是在旋转工作台上将激光束照射在回转的工件表面的一种加工方式,它是在传统激光加工设备上增加了旋转工作台。本文研究激光旋转加工,为了提高加工精度,采用激光技术结合智能控制技术,提出了通过模糊控制技术控制旋转工作台步进电机,保证卡盘的回转精度,提高系统稳定性,实现激光精密旋转加工。本课题主要研究内容如下:首先,对激光旋转加工整机系统进行了研究,包括激光系统、激光控制系统、激光制冷系统、升降台、旋转工作台等。其次,激光旋转工作台步进电机在启动与停止时,伴随有摆动,并且容易丢步、失步,故对步进电机控制系统的控制算法进行了探讨,通过对PID控制、模糊控制以及模糊PID控制的比较,本系统采用模糊PID控制算法对步进电机进行控制,并设计了步进电机的模糊PID控制器。再次,运用MATLAB软件对步进电机控制系统进行一些列的仿真。在MATLAB/Simulink环境下搭建了步进电机传统PID控制模型和步进电机模糊自整定PID控制模型,同时输出两模型仿真结果,并进行对比分析。最后,设计了步进电机的硬件系统,采用内部含Flash存储器的单片机STC89C52作为核心部件,并配以电源电路、时钟电路、复位电路、串口通讯模块等,通过扩展外围设备及接口电路完成整个系统对步进电机的控制。同时还选择了3955芯片作为电机驱动,把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移,并实现细分功能等。通过仿真分析结果表明,本文所建的步进电机控制系统,能改善步进电机本身的失步、丢步、振荡等现象,可以大大提高系统的响应速度,启动快、停止快,提高激光旋转加工工作效率,使在加工过程中更加平稳。
【关键词】：激光旋转加工 步进电机 模糊控制 MATLAB仿真
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG665
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 激光加工技术国内外发展现状及发展趋势9-12
• 1.2.1 国外激光加工技术国外发展现状9-11
• 1.2.2 国内激光加工技术发展现状11-12
• 1.3 激光打标技术简介12-15
• 1.4 步进电机控制系统研究现状15
• 1.5 激光旋转加工控制系统研究的目的和意义15-16
• 1.6 本论文的主要研究内容16-19
• 第二章 激光旋转加工整机系统19-29
• 2.1 激光旋转加工整机单体结构19
• 2.2 激光系统19-21
• 2.2.1 激光器20-21
• 2.2.2 激光振镜扫描头21
• 2.3 控制系统21-25
• 2.3.1 硬件系统22-24
• 2.3.2 软件系统24-25
• 2.4 激光制冷系统25-27
• 2.5 升降台27
• 2.6 旋转夹头27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 步进电机控制系统29-45
• 3.1 PID控制基本原理30-32
• 3.2 模糊控制基本原理32-34
• 3.3 模糊PID控制基本原理34-36
• 3.4 步进电机控制系统模糊PID控制器设计36-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 步进电机控制系统的MATLAB仿真45-55
• 4.1 步进电机模型的建立45-47
• 4.1.1 步进电机的数学模型45-47
• 4.1.2 步进电机的仿真模型47
• 4.2 步进电机控制系统的仿真模型47-49
• 4.3 仿真结果分析49-52
• 4.4 控制器MATLAB编程52-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 步进电机硬件系统设计55-63
• 5.1 单片机最小应用系统55-60
• 5.1.1 单片机的选型55-57
• 5.1.2 电源电路的搭建57-58
• 5.1.3 时钟电路的搭建58
• 5.1.4 复位电路的搭建58-59
• 5.1.5 串口通讯模块59-60
• 5.2 步进电机驱动器60-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 工作总结63
• 6.2 工作展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩利虎;;浅谈步进电机的基本原理[J];内蒙古石油化工;2007年11期

2 杨冬霞;范长胜;;椭圆形镜框加工中步进电机的控制研究[J];林业机械与木工设备;2010年02期

3 毛纪文;;步进电机的应用[J];黑龙江冶金;2013年01期

4 ;试制步进电机简介[J];化工自动化及仪表;1976年06期

5 范兆岐;;一一二厂研制成功交流步进电机[J];航空工艺技术;1979年10期

6 宁奇志;;步进电机为什么会多走[J];电加工;1987年06期

7 王富东;步进电机的动态升降速控制[J];苏州丝绸工学院学报;1998年05期

8 丁伟雄,杨定安,宋晓光;步进电机的控制原理及其单片机控制实现[J];煤矿机械;2005年06期

9 毛玉蓉,翁惠辉,肖红翼;五相步进电机在平流泵中的应用[J];石油仪器;2005年05期

10 徐益民;步进电机的单片机控制系统的设计[J];煤矿机械;2005年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈爱国;黄文玲;杨红红;;步进电机升降速曲线的研究[A];第11届全国电气自动化电控系统学术年会论文集[C];2002年

2 王玉琳;;步进电机的一种分度算法[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年

3 董国钢;;开环步进电机系统控制策略[A];AECC专题学术研讨会论文集[C];2007年

4 吴光丹;尹燕亮;;浅谈步进电机的基本原理[A];山东水利科技论坛2007[C];2007年

5 韩春燕;姜慧研;李丹程;;微型输注仪器步进电机的一种新型驱动方式[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年

6 杨亮;曹阳;潘能乾;罗宋平;李洁;;利用计算机并口对步进电机进行控制[A];绿色制造与低碳经济——2010年海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会“年会”暨机械工程科技学术报告会论文集[C];2010年

7 龙涛;万国龙;;步进电机全闭环控制在微波辐射计中的应用[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年

8 余炽业;宋跃;;应用步进电机的单片机综合设计性实验系统设计[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（上册）[C];2010年

9 胡翊;范之国;魏靖敏;薛艳;;多轴步进电机控制系统设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年

10 吕建工;;步进电机原理及应用[A];第二十五届全国空间探测学术研讨会摘要集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 林宗辉;步进电机解决方案[N];电子资讯时报;2007年

2 湖南 张政军 钱丽霞;用触摸屏仿真步进电机运行的方法[N];电子报;2011年

3 广东 肖正光;如何判断步进电机的相序及首尾端[N];电子报;2004年

4 河南 刘利君;步进电机和伺服电机的比较(上)[N];电子报;2012年

5 成都 青化 编译;用步进电机做风力发电机[N];电子报;2007年

6 贵州 吴志海;室内监视摄像头目标自动跟踪控制系统设计[N];电子报;2008年

7 南京 胡翔;步进电机励磁器HSM1524[N];电子报;2005年

8 山西 刘继位 编译;用D类放大器驱动步进电机[N];电子报;2012年

9 西安思源学院 卢西瑾;用AT89C51控制3.5英寸软驱步进电机[N];电子报;2005年

10 湖南 刘力丰;谈数控驱动与步进电机连线不匹配故障的处理[N];电子报;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 彭景春;多步进电机的同步精确运动控制研究[D];哈尔滨理工大学;2009年

2 周艳秋;步进电机定位控制技术的研究[D];大连交通大学;2009年

3 孙立中;步进电机的微机遥控系统的设计[D];东北石油大学;2010年

4 王玉刚;中药调剂设备中注药系统的设计[D];东北师范大学;2015年

5 刘洋;牛仔裤生产线扫粉工艺机械系统设计与试验研究[D];五邑大学;2015年

6 台三鹏;加速器束测器的机械设计与控制系统研究[D];长安大学;2015年

7 邓桐彬;某伺服系统自适应模糊滑模控制研究[D];南京理工大学;2015年

8 王天放;电离层光度计FPGA设计[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2015年

9 罗思扬;微电机通用驱动控制系统开发[D];山东大学;2015年

10 刘春明;卷烟机梗签剔除流量在线测定装置的设计与实现[D];山东大学;2015年

，

本文编号：630966