快走丝复杂曲面线切割伺服系统设计

采用工件运动的方式进行复杂曲面线切割加工是个很好的选择,而对工件的三维空间定位伺服机构的精确控制是进行零件加工的关键.以研制的三轴联动高精度数控转摆摆工作台为基础,提出了基于多轴运动控制器(PMAC)的五轴联动线切割机床伺服控制系统.介绍了机床的总体结构和PMAC卡的PID控制算法.控制环节采用底层开发的开放伺服PID控制策略,利用PMAC TURNING软件对转摆摆工作台各轴的PID参数进行了调节并获得了合理数据.试验表明工作台获得了较好的稳态特性和动态特性,实现了工作台的精确位置伺服控制.为实现高精度复杂曲面线切割加工提供了有力支持.也为研制复杂曲面电火花线切割智能制造系统奠定了基础.     

基于PMAC的齿轮测量中心控制系统的研究

提出基于PMAC的齿轮测量中心控制系统的总体设计方案。以PMAC运动控制器作为系统的核心控制单元,高性能驱动器作为四轴伺服驱动机构,高精度光栅作为位置检测机构,采集卡为数据采集系统,采用控制器模拟量输出的方式,构成全闭环控制系统。分析运动控制器和驱动器的位置环路和速度环路的控制系统,研究控制器所采用的PID-前馈滤波伺服控制原理,对其优势进行分析。完成测量中心的软件设计和软硬件对接。最后对齿轮样板的左齿面齿形数据进行测量对比,结果表明此控制系统满足测量要求。     

微细放电沉积金属微结构增材制造工艺及装备

提出了一种利用极间微细脉冲放电沉积实现金属材料微结构的增材制造方法。分析了该工艺方法的实现特点,确定了微细放电沉积加工的实现条件。开发了适用于微细放电沉积加工装备,并对其软、硬件系统进行了系统研究。硬件系统采用工控机配合PMAC运动控制器为控制核心,直线电机配合精密光栅尺实现精确运动控制。研究了放电沉积加工工艺间隙伺服策略,基于Visual Basic开发了模块化的软件控制系统人机界面,整合了关键功能模块。进行了微细放电沉积加工实验,确定了沉积加工工艺参数,获得了致密、连续的沉积材料,具有较高的成形精度。     

超声振动放电复合加工机床数控系统的构建

在Windows98操作系统下，开发了基于工业PC机、PMAC运动控制器及交流伺服电机为主体的超声振动放电复合加工机床控制系统。系统结构模式灵活，便于用户开发，其模块化的设计可方便用户对系统进行定制，使系统具有更好的适应性。     

基于PMAC的商用五轴联动电火花加工数控系统

研制了一种基于可编程运动控制器PMAC的五轴联动电火花加工数控系统。其采用全闭环速度模式的控制体系,具备实现电火花成形加工控制中包括间隙电压检测、伺服进给回退运动、多轴联动、主轴高速抬刀运动及各类摇动等的多项关键技术。该数控系统已应用于商用五轴联动电火花成形加工机床,通过大量的样件加工实验,验证了其良好的控制与加工性能。同时按商业化标准完善了数控系统,推动了其产业化进程。     

高速电弧放电加工的放电波形特征及伺服控制

基于流体动力断弧的高速电弧放电加工是一种高效蚀除工件材料的特种加工新技术,它从原理到实现都与传统电火花放电加工有着本质区别。经采样检测,高速电弧放电加工的极间放电波形特征与电火花放电加工存在明显的差异,其适用的伺服控制模型也应有所不同。为了说明高速电弧放电加工的特殊放电特性,采集分析了其间隙电压和放电电流(V-A)波形。据此建立了以间隙平均电压和放电平均电流为自变量、以进给速率为应变量的模糊伺服控制模型,有效提升了脉冲电源的放电率,使高速电弧放电加工能高效、可靠且大余量地去除难切削材料。     

基于PMAC和松下伺服电机的电子横移控制系统研究

提出了一种以PMAC运动控制器为控制系统核心,以上业控制饥为系统支撑和松下伺服为驱动的开放式ELS(电子横移)数控系统。首先阐述了ELS系统的发展现状,接着重点介绍了松下MINAS—A系列交流伺服电机驱动器原理和PMAC控制算法。最后详细介绍了电子横移控制系统的硬件结构和软件设计及系统仿真方法。     

基于OPC协议的高性能伺服压力机控制系统研究

研究了1000kN伺服压力机的控制系统。为了满足伺服压力机大型化发展的需求,机械系统采用双螺杆驱动结构,并通过虚拟主轴同步控制及优化设计机械结构,解决了双电机同步控制难的问题;针对运动曲线设计柔性化、简单化的需求,提出了一种三次样条拟合的曲线规划方法,以实现伺服压力机自定义运动曲线功能;控制系统采用上位PC机与运动控制器的架构模式,通过OPC通讯协议实现PC机与西门子Simotion运动控制器之间的参数传递互联。     

伺服压力机加工运动的控制

分析了S曲线加减速的动力学特性并提出其快速计算方法。根据电动伺服压力机的加工运动特点,控制系统应用S曲线加减速;提出了运动段速度的前向和后向的提前预分析处理方法和一种离散化速度衔接方法。这些方法使加工运动能满足系统的加速和减速的要求,实现段间高速的速度过渡。这些算法简单、有效,已在最新开发的伺服压力机上得到应用。在高速加工时机床运行平稳、噪声低。     

肘杆式压力机数控系统的研发

分析了肘杆式压力机的非线性运动特性与数字控制的要求及优点.比较了常用控制方式的优缺点,得出了肘杆式锻压机的控制图,并用PMAC运动控制器和工控机实现了锻压机的控制.该数控系统的上位机软件包括控制系统软件和编程系统软件.控制系统软件包含手动控制、在线仿真加工、实时加工和周边接口控制等模块,而编程系统内包含机构管理、模具管理、加工曲线管理和其它管理等模块.该系统目前在肘杆式伺服压力机KS630上使用.     

基于PMAC的运动控制系统在微细电火花成形加工数控系统中的应用

根据PMAC运动控制器的特点,构建了基于PMAC的微细电火花成形加工运动控制系统的硬件和软件体系,讨论分析了基于PMAC的运动控制系统对微细电火花成形加工的影响,优化了系统伺服参数和加工运动参数.通过加工实例表明:基于PMAC的运动控制系统在提高加工稳定性和加工效率方面有着显著的优势.     

电火花线切割伺服控制系统特性实验研究

为探究电火花线切割加工的伺服控制系统特性,在门槛电压阈值控制方法的基础上,基于中走丝线切割机床,搭建电火花线切割伺服控制系统平台。将放电时采集到的频率信号通过FPGA芯片进行分析处理,并根据处理后的信号进行伺服运动。探索了电火花线切割加工效率与伺服控制系统特性之间的关系,得出阈值和检测周期对加工效率的影响;通过验证实验以及分析放电状态占比,探索最优的阈值。结果表明:当检测周期为0.5 s时,加工效率较高;当加速区占15%、匀速区占62%时,加工效率较高。     

基于SERCOS-Ⅱ的机床数控系统实时通信与同步控制研究

现代数控机床和加工中心对实时接收数据和同步运动控制提出了更高的要求.论文对脉冲式数控系统进行简要述评的基础上,提出了基于SERCOSⅡ串行实时总线通信的机床数控系统架构:以运动控制器为主站,进给伺服驱动器为从站的主从式环形网络,并以通信周期为基准协调该多CPU结构.论文将提出的系统用于XKHL650型立式加工中心数字化控制,并提出了各进给轴伺服驱动电流环同步控制方法.该方法使各进给轴伺服驱动电流指令达到1μs的同步精度,从而保证了机床各进给轴动作的一致性.实验和加工运行表明基于SERCOSII总线通信的数控系统满足高实时性高精度的加工要求.     

基于PMAC快速PID整定与精度补偿研究

数控系统中动态性能与定位精度决定了加工质量及效率,为满足磨床数控系统控制要求及加工精度,研究快速整定PID方法及提高定位精度补偿方式,基于PMAC运动控制器搭建五轴数控工具磨床的全闭环伺服系统。针对伺服系统动态性能差、跟随误差较大等问题,阐述了基于PMAC的前馈-PID陷波滤波器伺服算法,提出了快速PID整定方法。针对定位精度差的问题,论述了定位补偿原理及方式,使用激光干涉仪进行目标点测量后制作螺距补偿和反向间隙补偿表。结果表明,PID整定方法得当,五轴磨床的动态响应性能良好,跟随误差大幅度减小;定位补偿措施合理,定位精度和重复定位精度大幅度提高,达到设计要求的3μm以内。     

微细电火花线切割加工伺服运动控制卡设计及实现

设计了一套精密伺服运动控制卡,该卡利用DSP作为控制系统的核心,采用了不完全微分PID控制器,并针对压电陶瓷电机低速运动时具有不固定死区特性,进行了自适应死区逆补偿,以实现对压电陶瓷电机进行精确控制.实验结果表明,此伺服运动控制卡能满足微细电火花线切割加工的伺服控制要求.     

基于Turbo PMAC的LED焊线机位置/力切换控制

为实现对高速焊线机接触力的控制,并为焊线质量一致性提供保障,以Turbo PMAC作为LED焊线机运动控制平台,在分析Turbo PMAC 伺服输出机制的基础上,提出基于Turbo PMAC的LED焊线机位置/力分段切换控制方法,并优化运动轨迹曲线,给出位置控制模式与力矩控制模式相互快速切换程序。优化后的轨迹曲线能够保持软着陆,实现对接触力的控制。     

基于DSP的恒张力走丝系统设计

低速走丝电火花线切割机走丝系统是否能稳定运行,直接影响着加工精度和加工表面质量。为了提高走丝系统的性能,设计了一种新型的恒张力走丝系统。设计方案采用DSP TMS320LF2407A作为整个走丝系统的控制器,用直流伺服电机控制电极丝的张力,用角度传感器测量电极丝张力的变化。实验结果表明,新型走丝系统实现了电极丝的恒张力控制。在电极丝的张力约为68g时,该系统的稳态误差不超过4％。     

行走机器人的运动伺服系统设计

根据实际设计要求，设计了行走机器人运动伺服系统，运动伺服系统包括单片机控制系统、直流电机运动控制系统、驱动系统、转速反馈系统等，作者详细研究了运动伺服系统。     

非导电超硬材料电火花铣削直流电动机伺服控制系统

直流电动机伺服控制系统是非导电超硬材料电火花铣削技术中的一个核心部分，它对非导电超硬材料电火花铣削的效率、精度、表面质量和加工成本等都有很大的影响。文章在对该加工技术的工作原理和特点等进行分析研究的基础上，研制出了直流电动机伺服控制系统，对该控制系统中的功率放大、PWM脉宽调制和驱动保护等电路的设计原理、构成和工作特性等进行了理论分析与试验研究。试验结果表明：该直流电动机伺服控制系统具有结构简单、可靠、跟踪精度高、系统响应速度块、调速范围宽、低速稳定性好等优点，可满足非导电超硬材料电火花铣削加工的要求。