基于SERCOS總線的開放式CNC伺服系統(tǒng)的研究.pdf

1、金屬針布是用于紡織業(yè)梳理機(jī)上的關(guān)鍵分梳元件。在針布齒條生產(chǎn)過程中，一般采用在線式高速旋轉(zhuǎn)沖切模式，要求數(shù)千米長的齒條形狀嚴(yán)格保持一致。這就要求針布沖齒杌必須同時(shí)完成兩個(gè)高精度運(yùn)動(dòng)：一是旋轉(zhuǎn)沖切運(yùn)動(dòng)(主傳動(dòng)軸)，二是牽料運(yùn)動(dòng)(進(jìn)給傳動(dòng)軸)；二者必須嚴(yán)格同步協(xié)調(diào)，以確保齒形的一致性。 本課題的目的是以金屬針布的伺服沖齒為工程背景，研究基于SERCOS總線的開放式交流伺服控制系統(tǒng)。在熟悉現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和伺服沖齒技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)交流

2、伺服控制系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)方法，認(rèn)真探討了基于SERCOS總線的開放式交流伺服控制系統(tǒng)的控制方案，對(duì)高精度位置伺服進(jìn)行了較深層次的研究。 首先，介紹了金屬針布的沖齒工藝，分析了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的弊端，確定了新型伺服沖齒的方案。以工控機(jī)(IPC)為系統(tǒng)的主控平臺(tái)，采用兩臺(tái)高精度永磁同步電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)沖齒刀盤和牽引輪，兩臺(tái)電機(jī)采用電氣耦合通過對(duì)兩臺(tái)伺服電機(jī)的位置控制，實(shí)現(xiàn)兩軸的數(shù)字化柔性連接。整個(gè)通訊采用SERCOS總線，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)

3、性。 其次，對(duì)永磁同步電機(jī)(PMSM)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并確定了交流伺服的參數(shù)自整定PID控制方案。利用MATAIAB中的Simulink對(duì)數(shù)字伺服系統(tǒng)進(jìn)行仿真，通過大量的仿真和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)時(shí)的實(shí)際數(shù)據(jù)，優(yōu)化了系統(tǒng)的控制方案。 最后將工業(yè)計(jì)算機(jī)(IPC)、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡、智能通訊卡等部件一起構(gòu)成CNC伺服系統(tǒng)的硬件，其控制結(jié)構(gòu)采用位置、速度雙閉環(huán)控制方式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行智能控制的研究。 本課題軟件控制的核心是利用V

4、isualC++中的MFC進(jìn)行編程，控制算法全部由IPC中的軟件實(shí)現(xiàn)。在運(yùn)行過程中IPC作為數(shù)控管理器，將用戶設(shè)定的產(chǎn)品參數(shù)轉(zhuǎn)化為伺服電機(jī)運(yùn)行的位置給定，通過模糊PID控制器，轉(zhuǎn)換為伺服電機(jī)的控制信號(hào)，經(jīng)SERCOS總線以網(wǎng)絡(luò)廣播的方式傳輸給伺服驅(qū)動(dòng)器，從而使伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)設(shè)定實(shí)現(xiàn)位置和速度的隨動(dòng)控制，達(dá)到精確的隨動(dòng)控制性能。 從仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看，模糊PID控制具有很好的自適應(yīng)性和魯棒性。本控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)相比，