多股簧數控加工機床張力控制系統的設計與研究.pdf

1、多股螺旋彈簧（簡稱多股簧）是由鋼索（多根鋼絲按單層或多層同向捻制而成）繞制而成的圓柱螺旋彈簧。比普通單股彈簧強度高、使用壽命長、可靠性高、減振效果更好，但多股簧的設計和制造過程非常復雜，在民用產品上的應用較少，一般僅在軍事裝備中使用。近年來，隨著民用產品的安全性，可靠性和穩(wěn)定性受到重視，多股簧在民用市場上的應用正逐興起。為此，提高多股簧的加工效率、合格率，降低制造成本對多股簧推廣應用的意義重大。而在多股簧的加工過程中，造成產品不合格的主

2、要因素是鋼絲張力的不一致。
　　本文以提高多股簧加工過程中鋼絲張力的控制精度為目標，在多股簧數控加工機床的張力控制系統的設計、系統特性、張力控制算法以及張力控制系統的實現等方面開展了研究。本文的主要內容如下：
　　①針對多股簧加工過程中的張力控制需求，提出了多股簧數控機床張力控制系統的設計方案。并基于張力控制系統的方案完成了對機床張力控制系統的機械結構和電氣控制電路的設計。
　　②針對多股簧數控加工機床的張力控制，建立

3、了張力控制的理論模型：放線端動力學模型、張力產生機理模型以及鋼絲間張力相互作用機制模型。通過Simulink搭建的多輸入多輸出系統模型的仿真，驗證了多股簧加工過程中鋼絲張力的時變性和相互影響等特點。并對機床樣機的張力控制系統的特性進行了試驗研究，發(fā)現作用在線盤上的阻力矩的磁滯效應較大；檢測裝置受到自身重力分量和離心力的影響；鋼絲張力波動隨加工工藝參數的增大而增大。
　?、刍诙喙苫蓴悼丶庸C床張力控制系統的特性，以不同的硬件資源為

4、運算核，設計了基于上位機的模糊神經網絡控制結構和基于下位機的PI神經網絡（PINN）控制結構。并通過與不同工藝參數下不同控制方法（增量式PI、PI-PSO、MPIDNN）的試驗結果的對比分析，驗證了本文設計的兩種算法的有效性。對比這兩種算法得出，基于下位機的PINN控制算法經濟性較好；而基于上位機的模糊神經網絡的控制精度更高。
　?、芑诙喙苫蓴悼丶庸C床張力控制系統的結構以及對控制系統的需求，提出了基于上、下位機主從模式的張力控