本文關鍵詞：基于ARM的電子壓力機專用控制器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著技術的更新換代,傳統壓力機已經無法滿足汽車零部件、電子、家電等行業(yè)中軸類、銷釘等裝配對于壓力位移控制高精度的需求,電子壓力機以其全閉環(huán)精確控制及在線監(jiān)測評估等能提高產品合格率的優(yōu)勢成為漸受青睞的研究方向�？v觀國內外,電子壓力機控制方式大致分為:PLC+通用伺服系統+電缸模式,控制、檢測、伺服驅動一體化專用控制器模式,PC機+運動控制卡+伺服系統模式。無論是國外采用一體化專用控制器還是國內采用PLC+伺服系統的控制方案,都存在各自的缺點,且兩者對壓裝結果的判定都是通過對幾個特定位置的壓力進行監(jiān)測來實現的,而僅靠幾個特定位置的壓力有時無法準確全面反映壓裝過程中壓力的變化,極易導致不合格產品流入市場。國外產品通常都提供價格昂貴的專用力/位移監(jiān)測系統,國內產品則提供基于PC機的壓力—位移監(jiān)控軟件,但這無疑都大幅度增加了企業(yè)成本。本文提出一種專用控制器+伺服的模式,研究開發(fā)了一款基于嵌入式技術的電子壓力機專用控制器,采用核心板+擴展板的模式進行研究設計。首先,在分析電子壓力機及其控制系統國內外現狀及發(fā)展趨勢的基礎上,提出一種基于嵌入式技術的電子壓力機專用控制器,在分析電子壓力機的工作原理及其功能需求之后,對比現有的幾種常用控制方案,完成對專用控制器軟硬件總體方案的設計。其次,對專用控制器硬件進行詳細研究設計,本文采用核心板+擴展板的模式,所以硬件設計包括核心板ARM及擴展板中FPGA的選型及其周圍電路設計,核心板與擴展板之間的通信實現以及擴展板中伺服接口電路、PWM信號的產生及放大電路、位移數據采集電路、I/O開關量電路等的研究設計。然后,對電子壓力機控制系統進行數學建模,并對電子壓力機運動機構進行MATLAB/Simulink仿真模型的建立和PID控制及模糊神經網絡PID控制的對比仿真,得到最終的仿真結果證明模糊神經網絡PID明顯優(yōu)于PID控制。最后,對軟件系統的運行環(huán)境進行選擇和構建,完成了Linux操作系統的移植、內核和根文件的定制等,并完成設備驅動程序及包括電機控制、通信和人機交互等應用程序的設計,最后對本文中電子壓力機的保壓問題進行分析研究。本文研究設計的電子壓力機專用控制器不僅能實現壓力、位移的準確控制,還能夠實現壓裝過程的實時監(jiān)控和壓力—位移的實時采集與曲線顯示,且成本低廉,對國內外電子壓力機的控制方法的研究發(fā)展作出了一定貢獻。
【關鍵詞】：電子壓力機 專用控制器 ARM 控制策略 MATLAB/Simulink Linux操作系統
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG305;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 電子壓力機國內外現狀12-14
• 1.2.1 國外現狀12-13
• 1.2.2 國內現狀13-14
• 1.3 電子壓力機控制系統研究現狀14-16
• 1.4 研究目的及意義16-17
• 1.5 論文結構及主要研究內容17-18
• 第二章 電子壓力機專用控制器總體設計18-26
• 2.1 電子壓力機工作原理18-19
• 2.2 功能需求分析19-21
• 2.3 整體方案設計21-25
• 2.3.1 現有控制方案對比21-22
• 2.3.2 硬件整體設計22-23
• 2.3.3 軟件總體設計23-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 電子壓力機專用控制器硬件設計26-42
• 3.1 ARM和FPGA選型26-28
• 3.1.1 ARM選型26-27
• 3.1.2 FPGA芯片選型27
• 3.1.3 引腳資源配置27-28
• 3.2 專用控制器核心板設計28-34
• 3.2.1 ARM處理器簡介29-30
• 3.2.2 核心板主要電路設計30-34
• 3.3 專用控制器擴展板設計34-41
• 3.3.1 電源電路35-36
• 3.3.2 ARM和FPGA通信36-37
• 3.3.3 伺服接口電路37-38
• 3.3.4 PWM信號放大電路38-39
• 3.3.5 位移數據采集電路39-40
• 3.3.6 I/O開關量電路40-41
• 3.4 本章小結41-42
• 第四章 電子壓力機專用控制算法研究42-61
• 4.1 位置伺服系統控制策略研究42-44
• 4.1.1 位置伺服系統構成42
• 4.1.2 位置伺服系統控制策略研究現狀42-44
• 4.2 模糊神經網絡PID的原理44-50
• 4.2.1 模糊PID控制器44-45
• 4.2.2 模糊神經網絡PID控制器45-46
• 4.2.3 算法實現46-50
• 4.3 電子壓力機運動控制系統建模50-54
• 4.3.1 位置調節(jié)器數學模型50
• 4.3.2 伺服驅動器數學模型50-51
• 4.3.3 伺服電機數學模型51-52
• 4.3.4 位置檢測器數學模型52
• 4.3.5 速度反饋環(huán)節(jié)數學模型52-53
• 4.3.6 機械傳動機構數學模型53-54
• 4.4 仿真實驗54-60
• 4.4.1 電子壓力機運動機構仿真55-57
• 4.4.2 控制算法的對比仿真57-60
• 4.5 本章小結60-61
• 第五章 軟件設計61-70
• 5.1 軟件系統的運行環(huán)境的確定61-63
• 5.1.1 Bootloader移植61-62
• 5.1.2 根文件系統制作62
• 5.1.3 配置編譯Linux內核62-63
• 5.2 設備驅動程序設計63-65
• 5.2.1 觸摸屏驅動程序設計63-64
• 5.2.2 PWM驅動程序設計64-65
• 5.3 應用程序設計65-68
• 5.3.1 伺服電機控制模塊設計65-66
• 5.3.2 控制系統通信設計66-67
• 5.3.3 人機交互系統設計67-68
• 5.4 保壓設計68-69
• 5.5 本章小結69-70
• 第六章 工作總結與展望70-72
• 6.1 總結70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻72-74
• 致謝74-75
• 附錄A 作者攻讀碩士學位期間的主要成果75-76
• 附錄B 電路原理圖76-78

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本文編號：254691