大型伺服压力机拉深工艺轨迹规划及优化设计

建立起轨迹划分为4个区间段的高效拉深工艺模式,并且通过设置关键点参数来控制拉深工艺参数。以冲压生产节拍最大为优化目标,建立了伺服压力机高效拉深工艺轨迹优化设计数学模型,采用惩罚函数和复合形相结合的优化算法进行求解,获得了满足传输机械手空间和时间、伺服电机动态限和热极限以及压力机最大速度和最大加速度等约束条件的最佳拉深工艺轨迹。通过实例,验证了伺服电机加减速控制算法和拉深工艺轨迹优化设计方法的正确性和有效性。     

机械压力机伺服化改造的设计与研究

在对传统机械压力机进行伺服化改造时,必须充分考虑原有机械结构,合理设计电气控制系统,通过最少的附加投入获得最大的伺服性能。为了探索机械压力机伺服化改造的一般方法,以一台1 100 kN传统电动机械压力机为例,对其传动系统进行了运动学和动力学分析,阐明了位置、力和惯量的定量传递关系,并在此基础上完成了伺服电机优化选型,研制了大功率伺服控制器,设计了高精度伺服控制算法。仿真和试验测试结果表明,改造后的伺服压力机能够精确跟踪预设冲压曲线,完成加减速和保压控制,实现了预期伺服功能。设计过程对传统压力机伺服化改造工作具有普遍借鉴意义。     

伺服驱动机械压力机及其在汽车冲压生产中的应用

正随着汽车制造业生产规模化、产品个性化的发展,多品种、小批量、多品种共线生产、冲压件大型化、一体化的发展势头日益明显,这就要求生产产品所需的压力机不仅生产效率高,产品精度高、而且能够承受大的负载,并具有更大的柔性,能快捷地改变输出运动轨迹。但传统的机械式压力机的运动特性单一、工艺适用性差,不能满足上述要求,急需新一代柔性机械压力机来取代传统的机械式压力机。交流伺服电动机驱动装备技术的快速发展,带动并催生了具有柔性化、智能化特点,滑块运动曲线可调的交流伺服驱动压力机,适应了高效、节能、     

一种Jerk连续的正弦函数平方曲线加减速算法研究

针对传统直线加减速和指数加减速算法在进给过程中具有柔性冲击,特别是S曲线加减速存在加加速度不连续问题,提出了一种位移、速度、加速度、Jerk都连续的正弦函数平方曲线加减速算法。通过仿真实验结果表明,正弦函数平方曲线加减速算法是一种具有Jerk连续的新型柔性加减速方法。     

SimulationX及硬件在环仿真在伺服压力机设计和研究中的应用

锻压装备水平是衡量一个国家装备制造业水平高低的重要指标,具有复合性、高效率、高精度、高柔性和低噪环保等特点的伺服控制精密压力机是锻压设备的发展方向。针对新型精密伺服锻压设备存在的非线性、电动机精确同步与控制等瓶颈问题,在分析该类压力机工作原理并进行运动反求的基础上,利用机电控多学科领域知识集成,在多领域统一建模软件SimulationX中构建压力机仿真模型,分析机械结构的合理性及精度可靠性并寻求非线性控制策略,结合Beckhoff控制器搭建基于过程控制对象链接与嵌入(Object linking and embedding(OLE)for process control,OPC)通信协议的硬件在环仿真平台,验证控制策略的可行性,解决了同步问题;并将该控制方案运用在双点伺服压力机上进行重复停止精度试验,实现重复停止精度在±10μm以内。研究表明,SimulationX及硬件在环仿真应用在伺服压力机设计中是可行的。     

横向磁场电机伺服直驱压力机控制策略研究

为实现伺服压力机的柔性加工控制,在分析曲柄肘杆伺服压力机驱动系统的基础上,提出采用Bezier曲线数学模型的伺服压力机系统控制策略,并给出具体控制方案。给出了应用电枢电流有效值和初相进行控制的横向磁场驱动电机控制策略,建立了电机的伺服控制系统,对曲柄的运转进行精确的控制,最终将Bezier曲线数学模型计算得到的柔性加工给定曲线在滑块上实现。冲裁工艺柔性加工的模拟运行控制结果表明:控制系统能够获得满足加工工艺要求的精确滑块运行曲线。     

螺旋类SRD伺服压力机机型设计与分析

为了解决传统摩擦式螺旋压力机耗能高、控制精度差的问题,采用开关磁阻伺服电机减速驱动螺旋副换向,提出了SRD伺服螺旋压力机力能精确控制原理,说明了电动伺服螺旋压力机的锻造用、折弯用和压砖用机型结构,设计了摇杆式螺旋压力机的竖螺杆和横螺杆机型结构,并对其特性进行了比较.试验与分析表明,新型螺旋类SRD伺服压力机具备工艺参数数控精确的优势,在与摩擦压力机对比试验中,开关磁阻伺服电动螺旋压砖机达到了节能70%.此类压力机的不同机型能够满足不同行业的工艺需求,能够实现自动化、智能化生产的目标.     

CNC系统S型曲线加减速算法的设计与实现

加减速控制是CNC系统开发的关键技术之一.传统的加减速算法在加减速阶段的起点和终点处存在加速度突变,电动机在运转时存在柔性冲击.为此,文章提出了S型曲线加减速算法,并在基于蓝天NC200硬件平台的开放式数控系统设计中加以实现.实例表明,给出的S型曲线加减速算法能克服传统加减速算法的缺点,能获得平滑的速度和加速度图.     

4000kN伺服机械压力机冲压工艺库的研究

伺服机械压力机实现了柔性化和智能化,大大提高了产品质量和生产效率。基于4000KN伺服机械压力机所具有高柔性的运动特性,文中对冲压工艺进行了优化并对建立开放式的冲压工艺程序库进行了探讨。     

基于加加速度连续的函数逼近加减速算法

三角函数加减速算法在高速高精度插补过程避免了柔性冲击,但速度变化缓慢、计算复杂。在构建加加速度三角连续函数基础上,利用切比雪夫逼近,反推加速度、速度和位置,并分别在长线段加减速与短线段加减速两种情况下推出位移公式。仿真实验表明,本算法在满足插补精度和柔性要求下,计算简单、插补速度更快。在减速定位段,根据实际剩余加工长度二次计算减速过程的起始速度,构造连续的加加速度函数,再次反推加速度、速度和位移,消除低速定位段,实现快速定位。     

自抗扰技术在卫星姿态模拟系统中的应用

建立了高精度卫星姿态模拟系统用于光通信地面仿真试验,针对卫星轨迹特点,设计了一种改进的自抗扰控制算法。介绍了自抗扰控制技术的特点和控制原理,提出改进的伺服算法,为自抗扰算法引入了选择性积分项。针对系统±10″动态误差要求,设计了多阈值非线性函数,并添加状态判断模块实时更改非线性函数参数。同时,给出了算法主要参数的整定原则。然后,基于控制器开放伺服功能,给出了自抗扰控制的实现方法和计算流程。实验结果表明:系统具有良好的连续加减速能力,跟踪斜坡信号的动态误差为±6″;经对比,在跟踪卫星姿态轨迹时,自抗扰控制的抗干扰能力优于PID控制,跟随误差达到±7″,满足高精度姿态仿真要求。     

数控折弯机伺服控制器的优化设计与仿真

对数控折弯机伺服控制器的算法进行了优化设计,研究了梯形算法、指数算法和S形算法。并通过实例用Matlab仿真绘出速度-时间曲线,通过比较给出S形算法是最佳方案,并对S形算法深入研究。为数控折弯机伺服控制器提供了很好的设计方案。     

基于自适应前瞻和预测校正的实时柔性加减速控制算法

为了提高离散小线段的加工效率和质量,提出一种实时柔性加减速控制算法。该算法由三部分组成：前瞻处理部分利用加减速可行性判断条件,保证加减速可达和实时前瞻;速度规划部分在保证速度和加速度连续变化的条件下,实时计算下一插补周期的进给速度;动态修调部分对当前速度规划结果进行调整,及时响应加工中机床参数的改变。实验结果表明,该算法能够实现数控系统的实时柔性加减速控制,支持动态修调,满足实际加工的要求。     

三次多项式加减速算法的应用研究

为减少加工过程中速度突变对加工精度和效率的影响,数控系统应具有速度控制的功能。采用三次多项式加减速控制方法,并结合时间分割法插补原理,给出了直线段、圆弧段以及两者间的过渡轨迹的详细加减速控制算法,并提供了微小线段的加减速控制策略。文中提及的算法应用在笔者参与研发的桌面型开放式数控车床上,可以保证进给速度的柔性变化,从而验证了算法的可行性。     

Drawing motion profile planning and optimizing for heavy servo press

An efficient drawing mode for heavy servo press was proposed with four sections which are defined on the whole slide motion stroke. Four key control points, which represent the requirements of drawing process, were employed to realize the eccentric drawing motion profile planning. To reduce the power requirement of the servo motor, a flexible acceleration and deceleration control algorithm was proposed, and the eccentric motion profile of the servo press was constructed based on the algorithm. Then, the optimization model of the drawing eccentric motion profile was established to maximize the production rate, taking into account all boundary conditions including the maximum velocity and acceleration of slide, the space and time limit of feeder, the torque and thermal limit of servo motor. This optimization model was solved by the combination of the penalty function and the complex method, which need the least time. The program of the drawing motion profile optimization was developed and applied on a 2,500 t servo press. Finally, the experimental validation of the body side panel drawing was carried out. The results show that the proposed efficient drawing mode and the optimization method could obtain the optimal motion profile and the maximum production rate. This research provides the theoretical foundation and optimization method for the drawing motion profile optimization design for heavy servo press.     

PLC对机械手的定位控制

介绍了西门子S7-200PLC对机械手的加减速控制方法。首先介绍了系统的现有功能和特性,通过改变对伺服电机驱动器的控制来实现对机械的精确定位。该系统具有占用PLC接口少、可靠性高的特点,适用于教学实践和工业应用。     

单神经元自学习PID在PMSM的S模块上的应用

S曲线加减速是高档CNC系统中的一项重要功能,结合多层人工神经网,利用神经元的自学习功能及其控制灵敏度的快速近似求取方法,以神经元控制器作为伺服系统的速度调节器,与S曲线加减速算法构成交流伺服系统.所给出的曲线加减速算法克服了传统加减速算法中的缺点,速度在变化过程中十分平滑,是一种适合于高速切削的柔性加减速算法.利用神经网络的在线学习分析电机起、停的速度,以及硬件平台的传动距离.仿真与实验表明,神经元控制器具有较强的自适应性和较好的实时性,验证了s型曲线在具体的硬件平台上运行的可靠行和可行性     

基于DSP的数控插补平台研究

介绍了一种基于DSP的数控插补平台。该平台由上位机以及基于DSP和FPGA的运动控制器组成。上位机进行G代码的解析处理,通过ISA接口传输给DSP,在DSP中完成多轴运动控制,包括插补预处理、多轴插补运算、伺服控制、数据采集和实时轮廓误差的计算等。插补算法中,采用前瞻控制和柔性的加减速控制,实现了多段直线或圆弧的连续插补控制。由于DSP运算速度快,插补周期可以达到1ms以内,因此,该平台可达到很高的插补精度。实验验证表明,该平台运行稳定,功能完备,同时具有较高的轮廓精度,适合各种插补算法的研究。     

高质量加工中四次多项式速度规划算法研究

通过分析数控机床加工时常用的速度规划算法,针对加工过程中由于加速/减速时速度不平滑、加速度及加加速度突变导致数控机床振动的问题,提出一种四次多项式加减速控制方法,并给出了四次速度方程的详细推导步骤,然后介绍了基于四次多项速度规划的参数曲线插补方法。该方法能保证数控机床在高速加工过程中的速度、加速度及加加速度实现连续变化,缓解高速加工产生的过冲。仿真实验表明,四次多项式速度规划算法能够使机床实现柔性加减速控制,从而满足高质量加工的要求。     

基于加速寿命试验方法的伺服阀污染卡滞寿命分析

电液伺服阀因具有可靠性高、寿命长等特点而被广泛应用在飞机液压系统中,作为核心控制元件在系统中起电液转换和功率放大作用。在电液伺服阀服役期间油液污染会对整个阀的性能造成影响并大大降低使用寿命。针对此问题,分析了电液伺服阀的卡滞失效模式,得到不同尺寸颗粒的污染卡滞敏感度,利用加速试验方法,确定加速因子,采用污染卡滞加速寿命模型对不同污染度等级下电液伺服阀进行寿命评估。