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变椭圆活塞加工系统的设计滤波电容

成泰五金网 2022-07-04 19:30:50

变椭圆活塞加工系统的设计

变椭圆活塞加工系统的设计 2012年08月21日摘要：本文主要是基于DMC一1842系列运动控制卡来研究运动控制系统，根据活塞外回车床设计要求，进行活塞外回车床总体没计阶段工作，该设计为了解决可凸变椭圆活塞数控车削加工的高实时性要求，设计了具有上下位机、多处理器结构的数控系统，并对控制卡软件进行简单介绍．作为工业应用越来越广泛的工业PC机，除了具有一般通用计算机的特点外，还由于具有开放式的模块化结构、较强的数据处理能力、很好的实时性能、较强的工业环境适心性、高可靠性、良好的软件开发环境，以及高性能的网络和通信支持等优良性能，使其在世界各国工业界得到广泛的应用。基于工业PC机的CNC系统是一种新型的开放式数控系统，而“NC嵌人PC”结构的开放式CNC系统是当前最为理想的开放式CNC系统，可以满足开发者和用户适应环境改变或新技术出现而要求修改、扩展系统功能的要求，可以更好地适应现代制造系统发展的要求。1 硬件结构介绍1．1工控机(上位机) 本系统采用的是研华公司的IPC一6IOL作为开发平台，操作系统是windows2000，该工业控制平台具有一般PC特性之外，还具有其自身的优点。IPC是专为工业现场控制而设计，它与商用计算机在软使件方面完全兼容，而且在防磁、防震、耐温、抗干扰等方向还进行了特殊的设计。IPC机它可以通过一些外接设备(键盘、驱动器等)来接受外部的命令或者数据，并经过处理后向各执行机构发出控制信号或数据，从而控制整台设备的运行。IPC机同时还能检测各执行机构的工作状态，根据不同的状态及要求做出相应的处理。1．2运动控制卡本系统采用GALIL公司的DMC一1842运动控制卡。Galil提供了通用的控制算法，同时也可由用户指定，并通过PC总线下载到Galil中。选用此控制卡的主要优点： (1)PCI BUS总线可控制1—4轴； (2)符轴均可独立设定为伺服马达或步进马达控制轴，无刷马达正弦波换相控制； (3)PID补偿与速度，加速度前馈功能，积分极限，陷波滤波器，低通滤波器； (4)运动模式：速度控制，点对点定位，连续路径运动，线性及圆弧补间，特色：椭圆轴伸缩比例，过弯减速，无线线段进给，超驰进给； (5)提供200多个指令，可执行条件式，事件驱动。1．3伺服系统本系统采用的是日本富士FALDIC—β系列Ac伺服系统，伺服放大器为RYB401S3一VBC型，伺服电机为GYS40IDC1—CA型。1．4直线电机(音圈电机) 在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，从而带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。而在中凸变椭圆车床中，要求高频、高加速度、高精度(由于加工范围不大，无须高速度；由于加工材料无须高刚度无须高推力）2、控制系统流程简介由于windows操作系统无法满足数控加工的实时性要求，因此，数控系统采用了基于上、下位机的双CPU开放式数控系统。上位机为工业控制计算机，主要完成数控编程、数控仿真和人机界面处理、网络功能等非实时任务；下位机由galil运动控制器来实现，主要承担实时性任务，如伺服控制、可编程逻辑控制等。上位机中的控制中心是整个数控系统的核心，它通过调用对心于下位机中各种变量和功能的心用程序接口与下位机交换信息，并负责整个系统的协调。操作向板和人机界面是获取外部信息的主要渠道。上、下位机之间的通信采用PC总线。控制中心将参数集合中改变的信息，通过PC总线传递到下位机的控制参数模块中。同时，下位机也通过PC总线将系统实时运行状态信息传递到上位机。系统中的控制中心将数控编程传递来的数控代码经过编译生成控制卡能识别的运动程序并下载给下位机，下位机通过轨迹产生模块，将数控代码翻洋成每个伺服轴运动所对心的指令代码，然后由轴控制模块实现伺服控制。而每个伺服电机部对心一个编码器，直线电机对心光栅尺，分别将测量的实时信息反馈到ICM一1900ID进而对轴的运动进而对轴的运动补偿形成一个闭环加工系统。3、控制软件介绍3．1 下位机控制软件WSDK(Windows Servo DesignKit)3．1．1 WSDK简介控制卡自带的该软件采用可视化编程方案，提供了简易的系统设置、参数微调及优化工具，并可艮好的展示各个轴运动状念。比例控制能迅速反映误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，KP加大时会引起系统的不稳定；积分控制作用是只要系统存在误差，积分控制就不断地积累，输出控制量以消除误差，因而只要有足够的时间，积分控制能完全消除误差，积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡；微分控制可以减小超调量，克服振荡，使系统稳定性提高，同时加快系统的动态响心速度，减少调整时间，从而改善系统的动态性能。3．1．2利用WSDK进行P lD参数调整本软件可设置伺服系统的各项参数、自动调整PID、进行系统初始检测等下面以换刀机器人控制系统的纵轴为例，利用WSDK软件对PID参数用凑试法进行整定。采用先比例，后积分，再微分的顺序进行，具体步骤如下： (1)首先整定比例部分，并观察相心的系统响心，以求得到反心快、超调小的响心曲线。如果系统静差已小到允许的范围内，并且响心曲线符合要求，那么最优比例系数由此确定； (2)如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，需加入积分环节。整定过程中，可根据响心曲线的好坏反复改变比例系数与积分时间，以期得到满意的控制过程与整定参数； (3)若使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程经反复调整仍不能满意，则可加入微分环节。在整定时，可先置微分时间为零，在第(2)步整定的基础上，增大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，通过凑试，以获得满意的调节效果和控制参数。 WSDK中的系统评价功能可帮助用户测试系统的响应特性，它提供了3种测试方法，即绝对稳定性测试、开环频率响心和闭环频率响应。本系统采用闭环频率响心的方法来分析系统的响应特性，将经过上述3步得到的参数输入系统中，用户可以根据测试结果决定是否需要进一步的调整。3．1．3基于WSDK的系统参数设置 WSDK的可视化编程界面，可直观的进行系统参数如：电机类型、主编码器、软硬件极限位置、加速度、减速度等参数的设置。本软件还提供多频道的存储，最多四个通道的数据展示，可向用户实时的反映电机的运动位置、速度、扭矩及I／O状态。3．2程序设计软件DMC SMART TERMINAL Galil卡内运动控制程序，控制程序根据Galil卡自身的语言编写，程序编写好后直接由上层程序在适当的时候由硬盘下载到卡内并在适当的时候启动。该程序也为一个循环，主要任务是读取上层下载的数据并执行，改变有关数据的数值提供给上层程序。4、结论该系统采用主从式两级控制结构，规划级主机即工业PC机，负责完成运动命令的接收、命令解析、系统故障诊断、人机接口等功能；伺服级从机即运动控制器，负责完成机器人各轴的位置：数字控制。应用程序启动时，首先在主机和从机之间建立通讯，由于控制器具有独立存储程序及运行的功能，主机只需通过控制语言调用运动程序即可，关节运动的闭环控制完仝由控制器来完成，无需主机干预，提高了整个系统控制的实时性，从而较好的解决了国内目前普遍机床存在的数控系统不够快，以及可能出现加工的紊乱的问题。