基于模糊神经网络的多股簧钢丝张力控制系统

张力控制是多股螺旋弹簧加工过程中的关键技术,它的控制精度直接影响产品的合格率。为降低控制系统的复杂性,采用并列的单输入单输出控制结构。基于对加工过程中张力波动来源的分析,针对系统的时变性、非线性和钢丝间的相互影响等特点,在模糊神经网络中引入误差与总偏差之比的模糊推理来修正网络的输出值,实现了同时对各股钢丝张力的自适应在线控制。通过试验分析,在加工过程中钢丝张力的波动标准差约为5N,调整时间约为3s,验证了控制系统的快速性和稳定性,较好地解决了多股簧加工过程中钢丝张力一致性的难题。     

新型多股簧钢丝动态张力控制系统研究

根据多股簧加工原理,为提高加工精度和质量,必须对每股钢丝进行张力控制,多股簧加工机床中钢丝张力控制系统又须在作旋转运动的线盒架上实现,通过与张力控制中最常用的磁粉控制方法相比较,针对多股簧动态系统要求,采用摩擦轮的方法,设计了一种新型的张力执行机构和气压控制系统,系统简单可靠,解决了运动机构上大张力控制系统中体积、质量等限制等问题。从比例阀张力控制系统结构及气体动态特性方程出发,建立质量流模型和传递函数模型,推导出系统结构方框图,满足了实际控制需求。     

多股簧数控机床设计及其张力控制系统的研究

分析了多股簧成型原理,并设计出新型的多股簧机床,同时,利用pro/e对其进行了仿真分析。针对钢丝张力控制系统特点,设计了一套自适应模糊控制器。通过在simulink中的仿真,证明了该系统响应迅速,控制精确的特性。运用该张力控制系统,实现了在多股螺旋弹簧加工过程中对张力的实时精确控制,达到了加工工艺要求。     

多股螺旋弹簧绕制过程中的动态张力

多股螺旋弹簧(简称多股簧)是由钢索(通常由2～7股0.4～3.0 mm的碳素弹簧钢丝缠绕而成)卷制而成的圆柱螺旋弹簧,绕制过程中对钢丝张力的一致性控制是保证多股簧的质量关键.按实际成形过程推导多股螺旋弹簧各钢丝中心线的数学模型;提出多股螺旋弹簧各股钢丝在绕簧过程中的动态张力变化理论模型.研究得出多股螺旋弹簧的成形加工质量除了与钢丝本身的质量有关外,还与绕簧的速度、对钢丝产生拉力的部件的转动惯量有关.提出一种多股螺旋弹簧绕制的工艺参数确定和控制方案.结合实际案例,在绕簧过程中钢丝的张力因系统惯性可以产生约20%的控制误差,从而找到了多股螺旋弹簧产品的废品率与拧索速度之间的关系.在上述理论模型的指导下,对原设备只需进行较小的改动,即限制设备主轴的最高转速,产品合格率随即得到较大幅度的提高,这是因为钢丝的张力因系统惯性最大只能产生小于0.6%的控制误差.     

基于有限元的多股螺旋弹簧疲劳寿命预测

针对多股螺旋弹簧（多股簧）的疲劳失效问题,以阿联酋某企业使用的特种多股簧为研究对象,通过有限元仿真分析多股簧的应力应变历程并利用子模型技术进行了应力应变的精确计算,通过静态响应试验验证了有限元模型的正确性;进行了钢丝材料试验,结合Manson模型推导出多股簧材料的疲劳性能参数;结合多股簧的应变和疲劳寿命预测模型预测了多股簧的疲劳寿命,并进行试验验证。研究结果表明：多股簧承载时,弹簧端部承受的应力较大,最大应力点位于外层钢丝且外层钢丝主要承受弯曲应力,与弹簧端部位置处外层钢丝疲劳断裂现象吻合; 静态响应仿真与实测值误差不超过5%;由SWT准则预测得到的疲劳寿命与试验疲劳寿命较为吻合,且预测疲劳断裂区与实际断裂区一致。     

基于无轴卷工艺的多股簧数控加工机床

为降低多股螺旋弹簧(简称多股簧)的加工成本,研究具有批量化生产能力的多股簧数控加工机床成为多股簧推广应用的重要举措。针对多股簧的加工特点,基于工业计算机、PLC、ADAM-5510M等运算核,采用主从控制模式,搭建了零编程的数控系统。针对每股钢丝的张力控制,设计了张力控制单元。采用无轴卷制的绕簧工艺,减少了频繁的装夹。增大了线盘储丝量,避免了多股簧数控加工机床在批量化生产过程中频繁的更换线盘,减少了加工准备时间,提高了多股簧的生产效率。     

多股簧数控机床张力控制器动态响应特性的研究

以CZ型磁粉制动器为研究对象,通过分析磁粉制动器的动态响应特性,建立了磁粉制动器的数学模型及控制方程,通过matlab软件进行仿真,得出了多股簧数控机床张力控制器的响应曲线,对多股簧数控机床的整体控制系统动特性的进一步研究提供了理论依据.     

考虑切削力干扰的多轴联动伺服系统仿真分析

基于机床伺服系统性能分析需求,建立了X轴、Y轴的伺服控制系统模型。在此模型的基础上,将四象限插补算法引入到控制系统模型的仿真中,研究了多轴联动情况下PID参数对圆弧插补指令偏差的影响。考虑加工过程中切削力因素的影响,将加工过程中采集的实际力信号添加到多轴联动仿真模型中。仿真结果表明：实际的切削力因素对控制系统特性的影响显著,在PID参数优化时考虑实时切削力的影响具有一定必要性。     

细丝拉丝机张力控制系统设计与仿真

拉丝机卷绕张力是细丝拉丝生产过程中的重要因素.为解决钢丝拉丝过程中张力过大时易拉断、张力过小时卷绕效果差等问题,将基于PID控制算法的PLC技术应用到细丝拉丝机张力控制系统中,开展了张力产生原因及控制方法分析,建立了收卷速度与细丝拉力之间的关系及模型,提出了以PLC为核心控制器的张力控制方法;最后,基于Matlab Simulink对上述细丝张力控制系统进行了评价,并开展了相应的仿真试验.研究结果表明,该张力控制系统可以对拉丝机实现良好的控制效果,其响应快、超调小,具有较高的精度和稳定性.     

振动状态下螺旋弹簧运动状态模型

螺旋弹簧受到冲击载荷时,特别是多股螺旋弹簧,由于有质量、惯性,再加上自身的谐振,钢丝材料的弹性变形、多股螺旋弹簧中钢丝与钢丝之间的相对滑移而产生的摩擦阻力等诸多因素,簧圈的运动将变得非常复杂。基于此,建立一套用于检测振动状态下螺旋弹簧任意簧圈的运动状态模型,用于揭示振动状态下螺旋弹簧任意簧圈的位移、速度、加速度随时间的变化规律,特别是用于检测冲击载荷下多股螺旋弹簧的内部变形规律。试验结果表明:螺旋弹簧运动状态分析模型结合非接触多通道检测装置,可以成功地揭示振动状态下螺旋弹簧任意簧圈的运动状态随时间的变化规律,为螺旋弹簧的动态设计理论的建立提供了试验依据。     

多股张力均衡的捻制装备自适应控制技术

为解决钢缆捻制中多丝股的张力不均衡问题,针对丝股行进运动与捻制运动的干扰因素,研究了基于自抗扰技术的张力自适应控制方法.基于Hamilton力学系统建立了等效丝股旋转运动下的轴向行进索模型,获得了丝股行进索动力学方程.为实现多丝股捻制张力均衡协调,抑制不同路径对丝股张力的影响,根据丝股捻制运动机理分析丝股运动过程中受到的摩擦干扰,设计了基于自抗扰控制器的多丝股张力协调控制策略;为解决丝股张力稳态误差及其导致的张力波动问题,设计了基于相邻耦合误差的双电机转速同步系统.建立了单跨度丝股张力响应MATLAB/Simulink仿真模块,构建了模块化的多丝股捻制运动张力控制仿真系统模型;分析了多丝股捻制过程中的运动特性,验证了张力自适应控制系统在丝股捻制过程中协调张力均衡、抑制张力波动的有效性.     

基于摄动法的多股簧冲击载荷改进模型

在多股簧冲击载荷原有模型的基础上引入非线性刚度,建立冲击载荷改进模型;基于强非线性振动求解原理提出一种改进多尺度法,并推导了该模型的非线性响应摄动解;结合冲击试验数据对两种模型进行比较。结果表明,改进模型体现了多股簧刚度非线性及振动频率非线性特性,提高了试验数据拟合精度,对描述多股簧动态运动规律更精确,尤其对受冲击载荷及大振幅工况下的多股簧非线性特性研究具有重要意义。该研究也为课题组正在研究的多股簧动态响应特性提供理论基础。     

一种高速钢丝合股机放线机构与张力平衡调节系统的分析与设计

分析了钢丝合股机对合股线材质量影响的相关因素,根据原因提出了总体设计思路。然后设计出一套合股机高速运行时,能同时实时调节各股线材放线张力大小和张力平衡的调节机构及控制系统,从而实现合股时线材的恒张力,保持各合股线材张力的一致性,满足悬垂差指标要求。     

一种线性插值模糊控制器在纱线张力控制系统中的应用

针对络筒机中纱线张力存在随机性和不稳定性的等问题,将一种基于修正因子的线性插值模糊控制器应用到纱线张力控制系统中。开展了纱线张力控制系统、模糊控制系统和线性插值算法的分析,建立了模糊控制系统和线性插值之间的关系,提出了针对纱线张力控制系统应用线性插值模糊控制的方法。应用Matlab对此方法在纱线张力控制系统上进行了仿真试验,并且研究对比了经典模糊控制与线性插值模糊控制对纱线张力控制的的效果。研究结果表明,与经典模糊控制相比,插值模糊控制能从根本上消除系统的稳态偏差和颤振现象,简单易行,使纱线张力控制系统稳定性更好,具有一定实用价值。     

基于电子齿轮箱的展成磨齿多轴同步自适应控制

展成磨齿是重要的高速高精度齿轮加工工艺，数控磨齿机刀具与工件同步控制即电子齿轮箱控制精度很大程度决定了齿轮加工精度。为了减小实际工况中由于磨削力变化等因素对同步控制精度的影响，提出一种电子齿轮箱自适应同步控制方法，用于提高磨齿核心控制系统的抗扰动性。首先，建立了一种基于电子齿轮箱的多轴联动模型；然后，研究了一种具有自适应功能的扩展卡尔曼观测器，对多轴联动加工过程中产生的磨削力进行观测，系统对观测结果进行处理，并根据运算结果设计前馈对其磨削力产生的偏差进行补偿；最后，在仿真系统中对比传统观测器的观测效果，通过仿真和实验证明该方法能有效减少齿轮的螺旋线偏差与齿距偏差，保证系统的抗扰动性。     

S7-200PLC在多线切割机张力控制中的应用研究

通过阐述多线切割机张力控制系统的总体结构及工作原理,针对钢丝线张力控制的问题,提出一种基于S7-200PLC的张力控制策略。以扭矩电机、收/放线电机和罗拉电机为控制对象,设计以扭矩电机驱动拉杆进行微调的恒张力控制系统及各执行机构的使能程序,实现多轴的同步控制。采用全闭环控制方式提高控制系统的准确度、稳定性,对进一步研究多线切割机具有一定的指导意义。     

钢丝绳股内钢丝弯曲张力有限元分析

提升钢丝绳绕过天轮弯曲时,会导致股内钢丝张力发生变化,从而影响钢丝绳的使用寿命。以1+6型钢丝绳绳股为研究对象,应用有限元方法对绳股弯曲进行了仿真,得到了在不同包角下股内各丝张力沿接触弧长的分布。结果表明:绳股与天轮的接触弧长等于绳股捻距整数倍时,股内钢丝弯曲张力变化幅度最小;接触弧长等于捻距整数倍加上捻距一半时,弯曲张力变化幅度最大;中心钢丝的弯曲张力随着接触弧长的增大而缓慢减小。通过调整天轮与绳股的接触弧长为捻距的整数倍,可降低股内钢丝张力变化幅度,延长钢丝绳的使用寿命。研究结果为提升机包角的选取提供了理论依据。     

多线切割的张力波动影响因素分析与对策

根据太阳能硅片多线切割加工机理,建立了张力控制系统的速度差模型和运动学模型。采用速度同步模型和自适应控制方案,结合张力控制电机反馈的角速度和角位移大小对收/放线电机的速度输入进行修正,达到对张力的有效控制。针对会引起张力扰动或张力波动过大的相关因素进行分析研究,其中包括收线辊半径扰动、切割线走丝换向以及导向轮对张力波动的影响。针对这些张力波动影响因素,提出相关解决方案,MATLAB/simulink仿真结果表明所提出的解决方案具有可行性。     

数控加工过程仿真的控制系统优化及应用

通过分析虚拟机床控制系统文件的重要作用及当前研究中存在的不足,在数控加工仿真软件VERICUT的虚拟环境下,以立式加工中心刀库换刀运动为例,给出控制系统文件优化的具体方法,并进行实例验证,从而实现虚拟机床模型复杂运动的模拟仿真,对数控加工过程仿真研究具有一定意义.     

基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析

简单分析多股螺旋弹簧的基本特性。以三股钢丝的多股螺旋弹簧为例,通过有限单元与接触单元的选取和网格的划分,建立多股螺旋弹簧有限元模型。然后对其进行静态受力分析和动态分析计算,分析冲击载荷质量和速度对多股螺旋弹簧性能的影响。结果表明多股螺旋弹簧在动态系统中具有内部振动波,并可能在中间产生并圈现象,为多股螺旋弹簧设计提供了依据。