四自由度數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、纖維復(fù)合材料制品廣泛應(yīng)用于用于航空航天、石油化工、能源工業(yè)、船舶、機(jī)械制造等領(lǐng)域。纏繞機(jī)是生產(chǎn)纖維復(fù)合材料制品的核心設(shè)備之一。目前，國(guó)內(nèi)二、三自由度的纏繞機(jī)居多，其不但生產(chǎn)的纏繞制品單一而且多采用“跟隨主軸”的纏繞方式，即主軸旋轉(zhuǎn)、其余自由度隨動(dòng)當(dāng)主軸誤差較大時(shí)其余自由度的誤差會(huì)增加從而影響控制系統(tǒng)的精度;而四自由度纏繞機(jī)大多使用集成數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)纏繞機(jī)雖然纏繞精度高但其成本高昂并且控制系統(tǒng)開(kāi)放性差。因此迫切需要研發(fā)一種開(kāi)放性好、纏

2、繞精度高的新型的四自由度開(kāi)放式數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)。
　　本文首先對(duì)軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體芯模進(jìn)行分析，利用微分幾何理論推導(dǎo)軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體芯模封頭與筒身段的芯模轉(zhuǎn)角方程，然后利用解析幾何，根據(jù)芯模落紗點(diǎn)的極坐標(biāo)方程與懸紗的單位切向量對(duì)導(dǎo)絲頭運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行推導(dǎo)，根據(jù)纖維均勻布滿芯模表面的穩(wěn)定條件對(duì)纏繞角進(jìn)行優(yōu)化，最后將導(dǎo)絲頭運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)化為所用控制系統(tǒng)的G代碼文件。研制了四自由度數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)纏繞機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理設(shè)計(jì)了“運(yùn)動(dòng)控制器+工

3、控機(jī)+伺服控制系統(tǒng)”的硬件方案。上位機(jī)由Visual Studio2010環(huán)境開(kāi)發(fā)，主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、纏繞線型設(shè)計(jì)與優(yōu)化、G代碼輸出及下載功能。下位機(jī)程序采用TRIO Basic語(yǔ)言編寫(xiě)，主要完成主軸、伸臂、小車、絲嘴的手動(dòng)控制及G代碼文件解析的功能。
　　本文進(jìn)行了控制精度和線型纏繞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明:四自由度數(shù)控纏繞機(jī)控制系統(tǒng)可以對(duì)軸對(duì)稱回轉(zhuǎn)體芯模進(jìn)行纏繞軌跡設(shè)計(jì)，其所設(shè)計(jì)的線型可滿足穩(wěn)定纏繞的要求。通過(guò)對(duì)TRIO運(yùn)動(dòng)控制器的二次