本文關(guān)鍵詞：激光切割機焦點控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：在激光切割過程中輔助氣體噴射焦點始終位于激光照射材料焦點的后方，能夠有效地提高激光切割的質(zhì)量和速度。在切割過程中，基于要實時控制噴氣焦點和激光焦點的位置，本文研究了一種電磁驅(qū)動永磁復(fù)位式激光切割焦點控制系統(tǒng)。 在分析環(huán)形永磁體和柱形永磁體及氣隙磁導(dǎo)的基礎(chǔ)上，提出了一種徑向3自由度等剛度磁彈簧工作臺。根據(jù)磁彈簧的結(jié)構(gòu)，結(jié)合環(huán)形永磁體和柱形永磁體的工作特性，用虛位移法建立了3自由度等剛度磁彈簧徑向磁力解析數(shù)學(xué)模型。 電磁鐵雖然是一種非線性的執(zhí)行機構(gòu)，但是通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計并采用差動式控制方式，可使其在工作點附近具有良好的線性。本文設(shè)計一種新型的激光切割機用微動平臺，采用三組差動控制電磁鐵實現(xiàn)X方向、Y方向平動和C向轉(zhuǎn)動的控制，平面3自由度磁彈簧提供3個方向的阻力。 分別對激光切割機微動平臺的差動電磁鐵和永磁彈簧進行了理論計算、有限元分析和實驗研究，明確了永磁體參數(shù)、電磁線圈參數(shù)對力學(xué)特性的影響，確定了微動平臺在水平方向與豎直方向的氣隙間距。 根據(jù)永磁彈簧徑向磁力解析數(shù)學(xué)模型、差動電磁鐵驅(qū)動力的數(shù)學(xué)模型和拉格朗日原理，，建立了激光切割微動平臺控制系統(tǒng)的動力學(xué)模型。MATLAB/Simulink和ControlDesk進行無縫連接輸出電壓信號控制，并進行了響應(yīng)特性、位置控制特性和轉(zhuǎn)角控制特性實驗研究。
【關(guān)鍵詞】：焦點控制 激光切割 徑向永磁彈簧 3自由度 位置控制特性
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG485
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 激光加工技術(shù)和發(fā)展動態(tài)9-11
• 1.1.1 激光加工技術(shù)的研究背景9-10
• 1.1.2 激光加工技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀10-11
• 1.2 永磁技術(shù)和電磁技術(shù)的研究動態(tài)11-14
• 1.2.1 永磁技術(shù)和電磁技術(shù)的研究背景11-13
• 1.2.2 永磁技術(shù)和電磁技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀13-14
• 1.3 課題的提出及研究意義14-16
• 1.3.1 課題的提出14-15
• 1.3.2 研究意義15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 3 自由度等剛度永磁平臺的力學(xué)特性與磁場特性分析17-32
• 2.1 單組永磁體數(shù)學(xué)模型的建立17-21
• 2.1.1 磁導(dǎo)計算17-19
• 2.1.2 磁環(huán)與磁柱間的磁通19-20
• 2.1.3 徑向磁力數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.1.4 徑向磁力與徑向和軸向位移的計算分析21
• 2.2 有限元仿真與理論計算對比21-23
• 2.3 磁感應(yīng)強度分析23-24
• 2.4 徑向磁力與永磁體參數(shù)的關(guān)系24-27
• 2.5 實驗驗證27-29
• 2.6 平臺結(jié)構(gòu)及工作原理29-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第3章 驅(qū)動用電磁鐵的磁力分析32-38
• 3.1 電磁鐵的電磁力數(shù)學(xué)模型的建立及分析32-37
• 3.1.1 電磁鐵的電磁力數(shù)學(xué)模型的建立32-35
• 3.1.2 電磁鐵對坡莫合金吸力的計算、有限元和實驗測量對比35-37
• 3.2 本章小結(jié)37-38
• 第4章 實驗平臺的搭建與結(jié)構(gòu)分析38-42
• 4.1 微動平臺的設(shè)計與硬件設(shè)備38-40
• 4.2 微動平臺硬件系統(tǒng)的連接40-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 焦點控制系統(tǒng)的性能分析42-61
• 5.1 焦點控制系統(tǒng)微動平臺的動力學(xué)方程的建立42-47
• 5.1.1 差動式電磁鐵組驅(qū)動力的數(shù)學(xué)模型的建立43-44
• 5.1.2 水平方向永磁彈簧回復(fù)力的數(shù)學(xué)模型的建立44-45
• 5.1.3 系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立45-47
• 5.2 控制系統(tǒng)的可控性及可觀測性分析47-48
• 5.3 控制系統(tǒng)的建立與差動特性仿真48-53
• 5.4 控制系統(tǒng)的建立53-60
• 5.4.1 電渦流位移傳感器的校正53-55
• 5.4.2 實驗驗證55-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 結(jié)論61-63
• 6.1 結(jié)論61
• 6.2 工作展望61-63
• 參考文獻63-67
• 在學(xué)研究成果67-68
• 致謝68

【參考文獻】

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本文編號：1093809