数控冲床送料机控制系统研究

论文摘要

冲床自动送料机构主要与冲床成套配合使用,在加工过程中按照加工要求自动控制工作台移动,以提高冲床加工的自动化程度。自动送料系统的自动化程度越高,冲压加工效率就越高。本文采用TI公司32位数字信号处理器(DSP)TMS320F28335,其在工业控制中得到广泛应用,具有速度快、精度高、控制能力强和片上资源丰富等特点。该系统能完成自动送料的功能,位置精度很高,软硬件设计简单,操作方便并且人机界面良好。论文首先根据生产加工要求以及控制系统设计基本原则制定系统设计的总体方案。本文设计内容主要包含三方面：系统的控制电路设计、系统的软件系统设计和控制算法的设计。硬件方面,在基于TMS320F28335的基础上扩展了D/A转换器、SCI接口、E2PROM、CAN接口、测速电路、位置采集电路等电路。软件方面基于DSP/BIOS操作系统,并设计了各个模块的程序,其中包括人机交互程序、D/A输出程序、CAN通讯程序、测速程序、控制程序以及I2C通讯程序的设计。最后,还对实际系统进行数据采集并基于遗传RBF算法辨识系统模型,采用基于RBF神经网络的单神经元PID控制算法,在matlab软件中对电机控制算法进行仿真,和经典PID控制算法作对比,并进行半实物系统仿真。文章在最后对整个设计进行了总结和展望,指出了系统存在的问题和一些可以改进的地方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 冲压生产过程中自动送料装置的概况与发展趋势
• 1.2 选题的背景和意义
• 1.3 论文的预期目标与主要内容
• 2 系统的总体设计
• 2.1 系统的原理框图
• 2.2 系统的硬件结构
• 2.3 系统的软件结构
• 2.4 本章小结
• 3 系统硬件设计
• 3.1 DSP芯片简介
• 3.1.1 TMS320F28335主要有以下的显著特点
• 3.1.2 C28××简要描述
• 3.2 TMS320F28335外围电路的设计
• 3.2.1 TPS767D301的性能
• 3.2.2 时钟电路以及AD模块的外围引脚处理
• 3.3 DAC以及伺服放大器的设计
• 3.3.1 SPI概述
• 3.3.2 TLV5638的特点和功能
• 3.3.3 电路设计
• 3.4 键盘显示（SCI）和CAN口的设计
• 3.4.1 触摸显示屏介绍
• 3.4.2 CAN通讯简述
• 3.4.3 SN65HVD230电路设计
• 3.5 RDC数字测角装置和增量式光电编码器接口电路设计
• 3.6 E2PROM（I2C）的电路设计
• 3.6.1 E2PROM（I2C）概述
• 3.6.2 AT24C64功能特点与电路设计
• 3.7 本章小结
• 4 软件设计
• 4.1 DSP应用开发环境的简介
• 4.1.1 CCS概述
• 4.1.2 DSP/BIOS介绍
• 4.2 人机交互界面
• 4.2.1 触摸屏上传数据格式
• 4.2.2 按键的识别与处理
• 4.2.3 HNI自动进行触控界面切换
• 4.2.4 串口接收发送程序
• 4.2.5 主界面
• 4.3 DA程序设计
• 4.3.1 增强型SPI特点
• 4.3.2 DA控制程序设计
• 4.4 CAN通讯程序设计
• 4.5 测速程序设计
• 4.6 控制程序
• 4.7 I2C程序设计
• 4.7.1 I2C模块的特点
• 4.7.2 I2C程序设计
• 4.8 本章小节
• 5 系统建模及控制系统仿真设计
• 5.1 建模数据及模型设计
• 5.1.1 激励信号的选取
• 5.1.2 采样时间
• 5.1.3 建模数据即预处理
• 5.1.4 模型性能的评价
• 5.2 基于遗传RBF的交流伺服系统建模
• 5.2.1 人工神经网络基础知识
• 5.2.2 RBF神经网络
• 5.2.3 遗传算法
• 5.2.4 基于GA的RBF神经网络的优化方法
• 5.2.5 实验结果
• 5.3 基于RBF神经网络辨识的单神经元PID控制
• 5.3.1 PID控制的基本原理
• 5.3.2 基于RBF神经网络整定的单神经元PID控制原理
• 5.3.3 仿真研究及分析
• 5.3.4 实际系统运行分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录