车轮成形旋压机控制系统研究

论文摘要

本文以开发车轮成形旋压机控制系统为目标,涉及液压比例系统和CNC控制系统两个方面,重点分析了液压比例系统建模仿真以及旋压机数控系统的上下位机软件设计,最终通过对可编程多轴运动控制器PMAC卡的应用和开发得以实现,取得了良好效果。本控制系统采用工业控制计算机和PMAC卡构成主从式结构,作为系统的控制中心。首先介绍了液压比例系统在数控设备中的重要作用,阐述了液压系统的设计方案及液压元件的选型,详细分析了比例阀控缸的建模与仿真。然后阐述了数控旋压机控制系统的总体框架结构及工作原理,本系统采用了CNC内藏型PC,设计了旋压机控制系统方案,并讨论了此方案的优越性,具体分析了比例方向阀闭环控制特性、系统的控制精度和控制算法。采用VB6.0作为系统管理软件的开发工具,开发了车轮旋压机控制系统上位机软件,利用PCOMM32开发了旋压机数控系统的PLC程序,从而实现了运动程序的G代码功能。结合UG的CAM模块完善了旋压机数控系统的运动程序编程功能,根据加工工艺及工件模型,在UGII/Manufacturing模块中开发了旋压机数控系统的运动程序。最后,分别对运动轴控制和PID调节等相关技术进行分析。在本系统中,努力实现开放式数控技术与液压比例控制技术融合,并使该系统成为较新型的,符合工业自动化,集成自动化方向的CNC控制液压比例系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数控系统及数控设备的发展趋势
• 1.2.1 数控系统特点及发展
• 1.2.2 世界数控机床业发展趋势
• 1.3 液压伺服系统在数控设备中的重要作用
• 1.4 选题研究背景及意义
• 1.5 本文研究内容
• 第2章 旋压机液压系统设计及数学模型研究
• 2.1 液压系统方案设计及确定
• 2.1.1 液压系统方案的设计
• 2.1.2 液压系统方案的确定
• 2.2 液压元件的计算及选型
• 2.2.1 液压泵的选择
• 2.2.2 油缸的选择
• 2.2.3 比例方向阀的选择
• 2.2.4 电磁换向阀的选用
• 2.2.5 液控单向阀的选择
• 2.2.6 油箱尺寸的确定
• 2.2.7 滤油器的选择
• 2.2.8 液压阀的配置形式
• 2.3 液压比例系统的分析与建模
• 2.3.1 比例方向阀的负载压力－流量特性
• 2.3.2 非对称液压缸的比例阀负载流量方程
• 2.3.3 非对称液压缸的力学方程
• 2.3.4 非对称动力机构的数学模型
• 2.4 MatLab 环境下的建模仿真
• 2.5 本章小结
• 第3章 数控旋压机控制系统设计与分析
• 3.1 开放式数控（PCNC）概述
• 3.1.1 开发式数控系统特征
• 3.1.2 IPC 与运动控制卡集成的数控系统
• 3.2 基于CNC 系统的控制系统方案设计
• 3.2.1 控制系统方案的工作原理
• 3.2.2 控制系统方案的优越性
• 3.3 比例方向阀闭环控制的特性分析
• 3.3.1 带死区比例方向阀的死区特性
• 3.3.2 死区线性系统的描述函数分析
• 3.4 系统控制精度分析
• 3.4.1 Acc-8D 的A/D 转换精度
• 3.4.2 传感器的精度
• 3.4.3 执行机构的加工精度
• 3.5 控制算法分析
• 3.5.1 现代控制策略简介
• 3.5.2 PID 控制方式
• 3.6 本章小结
• 第4章 PMAC 软件开发及CAM 软件应用
• 4.1 数控软件简介
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 典型的软件结构
• 4.2 上位机软件开发方法
• 4.2.1 声明PMAC 的动态链接库
• 4.2.2 参数设置
• 4.2.3 运动程序的编译与下载
• 4.3 下位机软件开发
• 4.3.1 PMAC 的PLC 程序
• 4.3.2 PMAC 的运动程序
• 4.4 轮毂旋压加工程序及其仿真
• 4.4.1 仿真在数控加工中的意义
• 4.4.2 UGII/Manufacturing 交互式图形编程
• 4.4.3 模型构造与加工仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 运动轴控制及PID 自适应
• 5.1 旋压机的运动轴控制
• 5.1.1 手动微调
• 5.1.2 位置捕捉功能
• 5.1.3 多轴联动
• 5.2 PMAC 卡中PID 参数的自适应调整
• 5.2.1 PMAC 卡中PID 参数的调整
• 5.2.2 PID 伺服滤波器工作原理
• 5.2.3 PID 参数的自适应调整
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介