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基于并行调形的多点成形控制系统研究

郑瑞铭

  多点成形是金属板材三维曲面成形的柔性加工方法,它采用一系列规则排列、高度可调的基本体组成“柔性多点模具”。多点成形应用计算机来控制基本体的位移和速度,实现基本体群包络面的变化,用于柔性成形。相对于传统的模具成形方法,多点成形实现了一机多用的构想。多点成形控制系统是多点成形设备的重要组成部分,其开发研究对多点成形技术与设备的实际应用具有十分重要的意义。并行调形是一种快速调形技术,可以使所有基本体同时调整,加快多点成形设备的调形速度,从而极大地提高多点成形设备的调形效率。本文根据多点成形设备对控制系统的功能要求,在前人研究工作的基础上,采用基于 RS-485 总线的分布式计算机集散控制系统完成了一种并行调形的多点成形控制系统的设计开发。研究工作的主要内容与结论如下:1.本文针对控制系统的执行机构设计与制作了控制单元,该单元以微控 制器为核心,包括通讯接口电路、时钟电路、看门狗电路、光电隔离、 驱动电路和反馈电路,实现了通讯、数据采集、数据处理和控制执行 机构等功能。2.提出了满足系统要求的上位机和下位机通讯协议,该协议由起始帧、 地址帧、数据帧和结束帧组成,包含了上位机和下位机之间要传送的 所有信息,并且有奇偶检验功能;探讨了 RS-485 通讯总线设计与制作 中的有关问题,对总线进行了可靠性设计,保证了通讯总线的良好运 行。3.采用 VC++6.0 编写了上位机监控软件。该软件实现了系统的参数设置、62摘要 调平、调型等,并能进行结果分析及电源控制。监控软件接收多点成 形 CAD 软件系统传送的数据文件,对这些数据处理后设置控制方式和 设备参数,向控制单元发送数据和命令,控制压力机的执行机构,构 造基本体群成形面,然后控制加载机构成形出所需的零件产品。在调 形过程中,上位机可以检测、显示、判断执行机构状态参数。若正常, 则继续与下位机通讯,记录执行情况,并等待停机命令;检测行程记 录是否符合要求精度,若不符合要求精度,则生成新的数据文件,继 续调形,直至符合精度要求。若在调形过程中检测到执行机构状态参 数不正常,则停机、报警、显示故障点记录;在排除故障后,重新进 行系统初始化。在实际应用中,该监控软件取得了良好的效果。4.采用汇编语言编写了下位机软件,用于接收上位机的数据和命令,向 上位机发送执行机构的状态和参数,控制执行机构完成调形任务;采 用单神经元 PID 自适应控制算法实现了对无刷直流电动机速度和位置 的良好控制。5.研究了控制系统的安全性和可靠性问题,分别对硬件和软件进行了抗 干扰设计,提出了相应的抗干扰措施,抗干扰技术的应用保证了系统 的可靠运行。6.对控制单元位置误差产生原因进行了分析,结果表明系统在控制算法 作用下可以对执行机构实现满足精度要求的位置控制。应用该并行调 形控制系统的多点成形设备在实际应用中取得良好效果。……   
[关键词]:多点成形;RS-485 总线;监控软件;控制单元;位置控制;调型;可靠性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:吉林大学2004年
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