本文關鍵詞：基于PMAC的虛擬內(nèi)錐面刃磨機控制系統(tǒng)設計

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【摘要】：麻花鉆是機械加工過程中常用的刀具之一,在使用過程中會發(fā)生磨損,要將后刀面進行重刃磨才能繼續(xù)使用。主要的刃磨方法是錐面刃磨法,但其刃磨參數(shù)較多,刃磨運動較復雜。為解決錐面刃磨法存在的缺點與不足,提出虛擬內(nèi)錐面刃磨法。論文分析了采用虛擬內(nèi)錐面刃磨法對麻花鉆進行刃磨的原理,對虛擬內(nèi)錐面刃磨麻花鉆的刃磨參數(shù)的調整及控制方案進行了分析。針對刃磨常用尺寸標準麻花鉆的虛擬內(nèi)錐面麻花鉆刃磨機的運動、運動控制、刃磨參數(shù)調整進行了深入地分析,采用PMAC運動控制卡與工控機的的結構形式設計了虛擬內(nèi)錐面麻花鉆刃磨機的控制系統(tǒng)。其中工控機為上位機,負責非實時性的任務,PMAC控制卡為下位機,負責實時性的任務。本論文通過計算與分析,選擇了例如步進電機、編碼器、光柵等控制器件并搭建了控制電氣電路,以及伺服系統(tǒng)連線等。在設計數(shù)控系統(tǒng)軟件部分時,以Windows XP操作系統(tǒng)作為此軟件系統(tǒng)的開發(fā)平臺,以Visual Basic6.0與PMAC提供的函數(shù)庫Pcommserver作為編程工具,針對本機床數(shù)控系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能設計出軟件系統(tǒng)總體方案,在此基礎之上設計出操作簡單、方便的人機界面,以及通過模塊化編程的方式實現(xiàn)了包括自動刃磨、手動刃磨、速度倍率控制、文件管理等主要功能。在軟件設計完成后,結合硬件進行了測試,工控機與PMAC通信成功,各個軸運動協(xié)調,人機界面操作方便。最后分析了PID控制算法以及由PMAC運動控制器自身提供的PID+速度/加速度前饋+NOTCH濾波的特殊控制環(huán)算法。分別通過階躍信號和正弦波速度信號對本控制系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)進行整定調整,使控制系統(tǒng)動態(tài)特性最優(yōu)化。并且利用Pewin軟件中的Turning工具模塊以及光柵尺對本數(shù)控系統(tǒng)的Y軸進行位置精度的測試,并且通過軟件補償?shù)姆椒ň帉懷a償程序進行補償。在執(zhí)行完補償程序后,經(jīng)過測量,試驗臺的定位精度與重復定位精度有了顯著的改善與提高。通過對該刃磨機床更詳細的系統(tǒng)調試,基本達到設計要求。
【關鍵詞】：虛擬內(nèi)錐面刃磨機 控制系統(tǒng) PMAC PID 誤差補償
【學位授予單位】：陜西理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG713;TG596
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的提出及其研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外刃磨裝置的發(fā)展狀況11-13
• 1.2.1 國外刃磨裝置的發(fā)展狀況11-12
• 1.2.2 國內(nèi)刃磨裝置的發(fā)展狀況12-13
• 1.3 開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 開放式數(shù)控系統(tǒng)概念13
• 1.3.2 國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3.3 開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結構15-16
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 基于PMAC的虛擬內(nèi)錐面刃磨機控制系統(tǒng)18-40
• 2.1 虛擬內(nèi)錐面刃磨機運動原理及其運動分析18-20
• 2.1.1 錐面刃磨法18
• 2.1.2 內(nèi)錐面刃磨法18-19
• 2.1.3 虛擬內(nèi)錐面刃磨法19-20
• 2.2 虛擬內(nèi)錐面刃磨機運動分析20-22
• 2.3 數(shù)控系統(tǒng)的總體結構22-23
• 2.4 PMAC運動控制器23-27
• 2.4.1 運動控制器23-24
• 2.4.2 PMAC運動控制器24-25
• 2.4.3 PMAC運動控制器功能25-26
• 2.4.4 PMAC運動控制器硬件結構特點26
• 2.4.5 PMAC動控制器軟件結構特點26-27
• 2.5 虛擬內(nèi)錐面刃磨機控制系統(tǒng)硬件配置27-33
• 2.5.1 PMAC2A-PC104運動控制卡27-28
• 2.5.2 工控機28-29
• 2.5.3 編碼器29
• 2.5.4 電機選取29-32
• 2.5.5 光柵32-33
• 2.6 控制系統(tǒng)的電氣設計33-34
• 2.6.1 電氣線路設計原則33-34
• 2.6.2 電氣回路設計34
• 2.7 控制系統(tǒng)硬件連線34-37
• 2.7.1 PMAC與主機連接34-35
• 2.7.2 PMAC與伺服驅動系統(tǒng)35-36
• 2.7.3 輔助連接36-37
• 2.8 本章小結37-40
• 第3章 基于PMAC的虛擬內(nèi)錐面刃磨機控制系統(tǒng)的軟件設計40-56
• 3.1 虛擬內(nèi)錐面刃磨機軟件開發(fā)環(huán)境以及編程語言的選擇40-41
• 3.2 PMAC軟件開發(fā)工具41-43
• 3.2.1 Pcommserver41-42
• 3.2.2 PEWIN42-43
• 3.3 PMAC與上位機通訊43-47
• 3.3.1 用于PMAC與上位機通訊的主要函數(shù)43-45
• 3.3.2 PMAC運動控制卡變量45-46
• 3.3.3 指令46
• 3.3.4 程序46-47
• 3.4 虛擬內(nèi)錐面控制系統(tǒng)軟件總體設計47-48
• 3.5 虛擬內(nèi)錐面刃磨機數(shù)控系統(tǒng)人機交互界面設計48-54
• 3.5.1 虛擬內(nèi)錐面刃磨機數(shù)控系統(tǒng)各功能模塊化設計49-54
• 3.6 本章小結54-56
• 第4章 虛擬內(nèi)錐面刃磨機控制系統(tǒng)性能研究56-78
• 4.1 PID控制器56-57
• 4.2 運動控制器中的PID57-60
• 4.3 控制系統(tǒng)參數(shù)整定60-67
• 4.3.1 階躍信號對系統(tǒng)PID參數(shù)的調整61-63
• 4.3.2 通過拋物線響應對系統(tǒng)前饋增益的調整63-67
• 4.4 虛擬內(nèi)錐面刃磨機位置精度檢測及螺距誤差補償67-76
• 4.4.1 定位精度分析68-69
• 4.4.2 定位精度的檢驗69-73
• 4.4.3 系統(tǒng)誤差的補償73-76
• 4.5 本章小結76-78
• 結論78-80
• 參考文獻80-84
• 附錄84-88
• 攻讀碩士學位期間取得的科研成果88-89
• 致謝89

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