基于嵌入式控制的雙點(diǎn)伺服曲柄壓力機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)壓力機(jī)采用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪和離合器運(yùn)動(dòng),難以實(shí)現(xiàn)變速驅(qū)動(dòng),因此運(yùn)動(dòng)特性固定、工藝適應(yīng)性差,難以適應(yīng)未來生產(chǎn)的需要。伺服壓力機(jī)在傳統(tǒng)壓力機(jī)基礎(chǔ)上,舍棄飛輪和離合器等裝置,利用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了滑塊運(yùn)動(dòng)的柔性控制,從而滿足了不同加工工藝的需求。本文對雙點(diǎn)伺服曲柄壓力機(jī)展開研究,主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,介紹了國內(nèi)外伺服壓力機(jī)及其數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了伺服壓力機(jī)的工作原理、性能指標(biāo)和工藝模式,根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行了伺服壓力

2、機(jī)總體方案設(shè)計(jì),確定了采用雙點(diǎn)伺服曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu),并完成了傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)方案的選擇。并對雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,為實(shí)現(xiàn)伺服壓力機(jī)的智能控制提供了理論依據(jù)。
　　其次,本文采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式,對雙電機(jī)同步控制方法進(jìn)行了研究。首先建立了所選型號伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,針對常規(guī)PID無法滿足有滯后性等復(fù)雜系統(tǒng)控制要求的缺點(diǎn),本文先提出單點(diǎn)伺服控制系統(tǒng)采用模糊PID的控制策略,通過仿真發(fā)現(xiàn)模糊PID比常規(guī)PI

3、D具有更好的響應(yīng)效果,然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了同步控制的研究,對比幾種同步控制策略,最后采用交叉耦合的控制方式。此外,由于伺服壓力機(jī)在速度急劇變化時(shí)機(jī)械系統(tǒng)容易產(chǎn)生沖擊、振蕩等問題,本文采用了S曲線加減速算法進(jìn)行加減速規(guī)劃。
　　然后,按照伺服壓力機(jī)的控制要求,采用ARM+FPGA構(gòu)成嵌入式伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)的控制器,完成了核心板的選擇和基于FPGA的擴(kuò)展板設(shè)計(jì)工作,其中核心板ARM9完成系統(tǒng)控制任務(wù)處理工作,擴(kuò)展板完成伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和

4、信號接收等工作。
　　最后,構(gòu)建了嵌入式伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境,完成了嵌入式 Linux操作系統(tǒng)BootLoader、內(nèi)核和根文件系統(tǒng)的定制與移植,采用Xenomai對Linux系統(tǒng)實(shí)時(shí)性進(jìn)行改進(jìn),并完成硬件驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,對嵌入式伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊劃分,并完成伺服控制模塊、通訊模塊和人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì),并進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),采用伺服設(shè)置軟件監(jiān)測了壓印模式和快-慢-快工藝模式下的伺服電機(jī)速度曲線的響應(yīng)情況