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

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

2、機總體方案設(shè)計,確定了采用雙點伺服曲柄壓力機的結(jié)構(gòu),并完成了傳動系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和控制系統(tǒng)方案的選擇。并對雙點伺服壓力機進行了運動學(xué)和動力學(xué)分析,為實現(xiàn)伺服壓力機的智能控制提供了理論依據(jù)。
　　其次,本文采用雙電機驅(qū)動的方式,對雙電機同步控制方法進行了研究。首先建立了所選型號伺服電機的數(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,本文先提出單點伺服控制系統(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,由于伺服壓力機在速度急劇變化時機械系統(tǒng)容易產(chǎn)生沖擊、振蕩等問題,本文采用了S曲線加減速算法進行加減速規(guī)劃。
　　然后,按照伺服壓力機的控制要求,采用ARM+FPGA構(gòu)成嵌入式伺服壓力機控制系統(tǒng)的控制器,完成了核心板的選擇和基于FPGA的擴展板設(shè)計工作,其中核心板ARM9完成系統(tǒng)控制任務(wù)處理工作,擴展板完成伺服電機驅(qū)動和

4、信號接收等工作。
　　最后,構(gòu)建了嵌入式伺服壓力機控制系統(tǒng)實時運行環(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)實時性進行改進,并完成硬件驅(qū)動程序設(shè)計。在此基礎(chǔ)上,對嵌入式伺服壓力機控制系統(tǒng)進行了功能模塊劃分,并完成伺服控制模塊、通訊模塊和人機交互系統(tǒng)設(shè)計,并進行了系統(tǒng)實驗,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速度曲線的響應(yīng)情況