铜阳极板浇铸系统控制设计及研究

论文摘要

现代自动机械对速度和分度精度的要求越来越高,目前国内外在研究凸轮机构各种参数和运动特性方面已作了大量的研究工作。本论文以铜阳极板定量浇铸系统为对象,开发研究了以分度凸轮与步进电机的集成控制系统,以实现定量浇铸系统的工业自动化,提高生产效率。首先研究了定量浇铸系统的工艺流程和控制原理,从硬件的配备和软件的设计两个方面建立了定量浇铸的控制系统。在此基础上,提出了分度凸轮曲线优化的方法和算法。阐述了步进电机的控制方法和凸轮机构的运动规律,以分度凸轮和步进电机的集成控制系统为对象,建立了集成控制系统的控制函数方程,并且从运动学和动力学角度对所建立的可控凸轮系统进行了分析,同时给出算法举例。其次,在以上工作的基础上,阐述了电子凸轮的定义。尝试建立了电子凸轮的硬件和软件部分,并阐述了电子凸轮系统执行机构的选型方法;提出了步进电机电脉冲频率的算法公式。最后,根据分度凸轮机构的动态分度精度检测原理,建立了动态分度精度误差的实验装置,并对分度装置输出轴转角的数学期望进行研究。通过对实验结果的分析,得出输出轴转角的均方差值在一定程度上反映了分度传动系统的动力学特性的结论,为保障分度凸轮机构的分度精度和定位精度提供了实验依据;同时,以电子凸轮系统为测试对象,搭建实验平台和建立试验系统的实验原理,对输出曲线产生的加速度响应信号进行测试,并对测试得到的数据进行数值积分,得到速度响应曲线。将实验所得到的运动曲线与理论运动曲线相比较,验证了电子凸轮系统具有良好的柔性和运动输出特性。实验为分度装置的分度精度和可控性提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的背景及意义
• 1.3 定量浇铸的产生与发展
• 1.3.1 圆盘浇铸的类型
• 1.3.2 定量浇铸系统的产生与发展
• 1.4 文献综述
• 1.5 本章小结
• 1.6 本文研究内容
• 第2章 定量浇铸系统自动化过程的控制
• 2.1 引言
• 2.1.1 圆盘定量浇铸的工艺及特点
• 2.2 圆盘定量浇铸的控制系统
• 2.2.1 定量浇铸控制系统的硬件配置
• 2.2.2 定量浇铸控制系统的工作原理
• 2.2.3 定量浇铸控制系统的软件设计
• 2.3 定量浇铸系统分度凸轮曲线的优化
• 2.3.1 分度凸轮曲线优化
• 2.3.2 分度凸轮曲线优化结果
• 2.4 本章小结
• 第3章 分度凸轮机构与步进电机的集成控制
• 3.1 引言
• 3.2 步进电机
• 3.2.1 步进电机的控制方式
• 3.2.2 步进电机的特点
• 3.3 凸轮机构的运动规律
• 3.3.1 优化凸轮曲线算法
• 3.4 集成控制系统运动的控制
• 3.4.1 集成控制系统运动的控制函数
• 3.4.2 可控凸轮机构的运动控制理论
• 3.5 可控凸轮机构的运动学和动力学分析
• 3.5.1 运动学分析
• 3.5.2 动力学分析
• 3.5.3 算法举例
• 3.6 本章小结
• 第4章 电子凸轮系统的设计
• 4.1 引言
• 4.2 电子凸轮系统的设计
• 4.2.1 电子凸轮的定义
• 4.2.2 电子凸轮控制器硬件设计
• 4.2.3 电子凸轮系统软件的设计
• 4.3 电子凸轮系统的执行机构
• 4.3.1 步进电机的选型
• 4.3.2 步进电机电脉冲频率的计算
• 4.4 电子凸轮系统的优点
• 4.5 本章小结
• 第5章 集成控制系统的测试
• 5.1 分度凸轮机构动态分度精度测试系统实验
• 5.1.1 测试系统组成
• 5.1.2 动态分度精度检测原理
• 5.1.3 检测过程及结果分析
• 5.2 电子凸轮测试系统
• 5.2.1 搭建系统实验平台
• 5.2.2 测试实验原理
• 5.2.3 测试实验过程
• 5.2.4 实验结果及分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录