基于STM32的超声电源研制

介绍了一种基于STM32的超声电源,其利用DDS芯片直接合成需要的PWM驱动波形,死区时间由单稳态触发器来调节,采用最大电流反馈跟踪及锁相跟踪相结合的方式来实现频率跟踪。通过调节STM32输出PWM信号的占空比,从而控制半桥变换器,使其保持功率恒定。实验表明,本电源具有跟踪精度高、成本低、工作稳定的特点。     

程控超声加工电源的频率跟踪和恒幅控制

频率跟踪和恒定振幅控制是超声加工电源两个重要的特性。本文用电路理论分析了电流作了反馈控制量的理论依据,介绍了发生器的结构、频率跟踪和恒幅输出的实现方法,完成了变步长频率跟踪和ＰＩＤ恒幅控制的软件设计。     

超声电源频率跟踪电路的改进

介绍了传统频率跟踪电路在超声电源中的应用,简要分析它们存在的优、缺点,对现有的检相电路进行改进,提出了一种由PIC18F458单片机控制和检相电路相结合的频率自动跟踪电路,提高了电源系统的稳定性,实现超声高效加工并获得了良好的加工效果.     

超声电火花同步复合加工用脉冲电源设计

研制了一种超声电火花同步复合加工用的半独立式Ｔｒ－ＲＣ脉冲电源。对电容的放电能量进行了功率最高输出控制，加强放电通道的消电离措施，提供了ＲＣ参数选择的严格公式。     

超声电火花同步复合加工用脉冲电源设计

研制了一种超声电火花同步复合加工用的半独立式Tr－RC脉冲电源。对电容的放电能量进行了功率最高输出控制，加强了放电通道的消电离措施，提供了RC参数选择的严格公式。     

水下仿生机器人设计与实现

为解决大型舰船水下部分检修的难题,设计一台水下仿生机器人。利用SolidWorks软件建立仿生机器人的3D机械模型,设计其控制系统,并分析它在水下工作的力学特性。仿生机器人工作时,利用超声波、陀螺仪等传感器将检测到的水下环境参数转换为电信号,并实时将电信号发送到STM32控制器中;通过STM32控制器根据预设的算法对各种信号进行处理;通过STM32控制器发送命令,控制推进器、摄像头等执行元件,从而实现仿生机器人的自动运行。该仿生机器人运行稳定、反应灵敏,没有发生漏水和无法控制的情况,达到预期目标。     

微细电化学加工电源的设计与研究

加工电源的频率、波形等输出特性在很大程度上影响微细电化学加工的效果。本文提出的微细电化学加工电源系统包括硬件和软件两个模块，其中硬件模块包括计算机、接口电路、功率放大电路和信号检测电路；软件模模包括驱动程序和控制程序。该电源系统可产生多种波形，且能实现对加工过程的自适应控制，从而满足微细电化学加工工艺研究的需求。     

超声辅助磨削专用电源的研制

超声辅助磨削要求超声电源具有稳定的高频输出特性及反应迅速的实时跟踪特性。针对传统超声电源工作频率低、输出功率低、跟踪速度慢等问题,利用STM32F103VET6控制器和直接数字频率合成（direct digital synthesize,DDS）技术,设计并实现专用于超声辅助磨削的具有高频率、高功率和高稳定性的超声电源系统,并采用基于模糊PID（proportion,integral,differential）控制器的频率自动跟踪方法,实现快速准确地频率自动跟踪。使用所设计的超声电源进行电学性能测试及超声辅助磨削加工验证试验,结果表明:所研制的超声辅助磨削专用电源在难加工材料磨削加工中运行良好。      

基于DSP控制的超声金属焊接电源

为了进一步提高超声金属焊接的可靠性与稳定性,针对现有模拟超声焊接电源频率跟踪性能差、焊接过程振幅不可调的缺陷,文中提出了基于数字信号处理器(DSP)控制的超声电源方案.通过采集压电换能器两端电压、电流相位差,利用增量式PI控制算法实现了焊接过程的频率跟踪;采用脉冲宽度调节的方式实现了焊接过程超声振幅大小的调节.结果表明,采用数字控制的超声电源,实现了焊接过程振幅的连续可调;负载突变时,0.32 ms时间内可以实现频率跟踪过程.     

基于超声法清洗的管道蛇形机器人研究

针对输油管道内壁滞留物难以清理的问题,设计以STM32单片机为控制核心的基于超声法清洗的管道蛇形机器人。利用超声波原理降低管道内壁污垢的附着力,同时通过机械旋转式吸油装置清除油污,达到超声波-机械式双重清洁的效果。利用多种传感器、电机和舵机的相互配合,实现机器人在变管径管道内自移动。进行正交试验、MATLAB仿真以及数理计算分析。结果表明：该机器人能有效清洁管道内壁污垢,具有良好的可操作性和可拓展性,为实现管道内壁远程的清洁和提高油气运输量提供参考。     

旋转超声磨削氧化锆陶瓷孔的质量控制研究

目的 确定在旋转超声磨削加工下使氧化锆陶瓷出孔端面崩边面积最小时的最优磨削参数,并证明在工件底部加辅助支撑抑制崩边策略的合理性,为实际生产提供理论指导.方法 以出孔端面崩边面积与加工后理想孔面积之比Hd值作为出孔质量评价指标.首先对氧化锆陶瓷进行孔磨削正交实验,实验设置为三因素四水平,因素分别为主轴转速、进给速度及超声波振幅,得到各因素对Hd值的影响趋势及初步预测最优磨削参数组合;其次利用单因素实验,进一步分析各因素对Hd值的影响及确定最优的磨削参数范围;最后通过在工件底部加辅助支撑来进一步降低Hd值.结果 通过实验得到最优的加工参数范围,主轴转速为15000～17000 r/min,进给速度为0.5～0.6 mm/min,超声波振幅为6～8μm时,可将Hd值控制在3.308×10-3以内.采用辅助支撑后,Hd值最多可再降低11.83％.结论 旋转超声磨削加工下,氧化锆陶瓷出孔Hd值随主轴转速、进给速度和超声波振幅的增加呈先减小、后增大的趋势,在保证进给速度最优时,适当提高主轴转速及超声波振幅有助于提高出孔表面质量,并可提高加工效率.采用在工件下方加辅助支撑的策略,能有效降低出孔端面崩边面积,并从理论和实验上证明其可行性.     

绝缘子检测机器人系统设计

为实现电力输电线路绝缘子零值自动检测,通过对超特高压线路绝缘子检测应用需求的分析,以超高压输电线路为背景设计开发了一种基于STM32的绝缘子检测机器人,可以完成超特高压横串和竖串绝缘子攀爬,重点介绍了绝缘子检测机器人系统设计、机械结构设计、现场试验。以STM32为数据处理核心实现了超高压输电线路绝缘子自动零值检测。     

基于谐振频率约束的超声磨削负载自适应控制系统设计

为了实现负载自适应超声磨削,建立了基于谐振频率约束的智能自适应控制系统。对该智能系统的控制原理、控制算法以及控制效果进行研究。采用力电类比等效理论,建立了超声磨削系统等效电路模型,推导了超声磨削系统的谐振频率方程。通过理论计算和实验分析了负载对超声磨削系统谐振频率的影响规律。依据负载对谐振频率的影响特性,开发了基于谐振频率反馈的超声磨削模糊控制器,并在Siemens数控机床上进行测试实验。实验结果表明:谐振频率控制误差为1.2%,磨削力波动范围控制在5 N以内。系统控制稳定、鲁棒性好,能有效提高磨削加工质量和效率,减少磨具磨损。     

基于DSP和CPLD的铸造用中频电源设计

介绍了铸造用中频电源主电路的工作原理及主电路参数的选取,并运用Matlab进行了验证.着重介绍了采用DSP和CPLD新型方式的控制电路的设计.其中CPLD负责整流软起动及逆变触发脉冲的产生、开关量及保护的输入输出,DSP实现通信、控制和算法生成.本方案较好的结合了CPLD的良好性能和DSP所具有的智能特性,有效的利用了CPLD和DSP的资源.     

基于STM32的改进DDA插补器设计与分析

针对普通DDA进给速度不够快、插补误差较大、插补脉冲分布不均匀等不足,利用改进的DDA算法作为插补算法,以基于ARM Cortex-M3处理器内核的STM32微控制器为插补控制核心,设计了DDA硬件插补系统,实现了高速高精度插补。借助Keil uVision4软件开发环境,利用C语言分别设计了普通DDA和改进DDA的算法程序,并对两种方法的插补结果进行了对比。结果表明:与普通DDA相比,改进DDA在插补速度与插补精度上均有一定的提高,控制器溢出脉冲分布更加均匀。     

皮带输送机用陶瓷托辊专用磨床设计

针对皮带输送机专用的陶瓷托辊加工过程中存在的加工难度高、耗时长、效率低、废品率较高等问题以及用户要求,设计Al2O3陶瓷托辊的磨削加工专用双磨头磨床,确定该磨床的整体结构及旋磨方案,计算磨削参数、磨削力与功率、旋转主轴功率,重点进行了双磨头结构设计、尾座主轴结构设计、床鞍结构设计、床身结构设计、控制磨削用量结构设计的分析。使用该专用磨床可一次磨削加工实现对陶瓷托辊的粗磨和精磨,同时保证托辊圆柱度、表面粗糙度及成品率,极大地提高了磨削加工效率。