多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床控制系統(tǒng)的研制.pdf

1、多股螺旋彈簧（簡(jiǎn)稱(chēng)多股簧）是由多根彈簧鋼絲擰制成多層鋼索卷繞而成的圓柱螺旋彈簧。與普通單股彈簧相比，由于多股簧在強(qiáng)度、壽命、減振抗沖擊方面等具有優(yōu)良的性能，使其應(yīng)用前景廣泛。多股簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)眾多，工藝條件復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)的多股簧加工機(jī)床還存在各種不足，嚴(yán)重影響了加工效率和精度，主要表現(xiàn)在：鋼絲張力控制精度不高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)指定退扭；采用有芯卷簧原理，加工不同直徑的彈簧需要更換不同的心軸，且加工長(zhǎng)度受限于芯軸長(zhǎng)度；端頭固定和彈簧剪切需要手工完成

2、。因此，提高多股簧的加工效率、降低加工成本、提高加工精度，研制高效高精度的多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床具有重大意義。本文在綜合分析了多股簧的加工特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)目前多股簧加工過(guò)程中存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了高效高精度多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床的控制系統(tǒng)的可行性及實(shí)現(xiàn)方法。本文的主要工作如下：
　　①根據(jù)多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了機(jī)床控制系統(tǒng)的需求，并詳細(xì)設(shè)計(jì)和完成了控制系統(tǒng)的總體方案研究，把控制系統(tǒng)分為人機(jī)交互系統(tǒng)、伺

3、服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和張力控制系統(tǒng)，提出了多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床的控制軟件的架構(gòu)。
　?、诟鶕?jù)多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床人機(jī)交互系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和張力控制系統(tǒng)的控制需求，完成了控制系統(tǒng)主要硬件的選型，設(shè)計(jì)了各系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，完成了控制電路和控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且完成了各個(gè)系統(tǒng)之間通信結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
　?、垩芯苛硕喙苫杉庸み^(guò)程中主軸電機(jī)速度計(jì)算、退扭電機(jī)速度計(jì)算和加工長(zhǎng)度計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，分析了多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床人機(jī)界面的功

4、能要求，利用C＃編程，完成了主控界面、張力顯示界面和手動(dòng)控制界面的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了人機(jī)界面的控制程序，并且在張力顯示界面實(shí)現(xiàn)了張力的圖形顯示。
　　④分析了各電機(jī)的速度關(guān)系，根據(jù)多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，完成了伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制電路和供電電路的設(shè)計(jì)，利用梯形圖編程，完成了PLC（Programmable Logic Controller）控制程序的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了七軸+兩缸的聯(lián)動(dòng)控制。
　　⑤根據(jù)張力

5、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分析了張力控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，完成了多股簧全自動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床張力控制系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)和控制程序設(shè)計(jì)。提出了一種帶 PID（Proportion Integration Differentiation）補(bǔ)償?shù)幕诟倪M(jìn) SVR（Support Vector Regression）方法的復(fù)合控制算法，以非線(xiàn)性松弛因子替代線(xiàn)性松弛因子，抑制噪聲在逆動(dòng)力學(xué)建模過(guò)程中的影響，提高了建模精度，把系統(tǒng)逆模型作為前饋控制器，P