本文關(guān)鍵詞：激光旋轉(zhuǎn)加工控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,激光設(shè)備依靠其光束能量大、加工效率高、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、醫(yī)療等領(lǐng)域。激光旋轉(zhuǎn)加工作為激光技術(shù)與控制技術(shù)的完美結(jié)合,是激光加工領(lǐng)域一個(gè)不可替代的重要組成部分。激光旋轉(zhuǎn)加工是在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上將激光束照射在回轉(zhuǎn)的工件表面的一種加工方式,它是在傳統(tǒng)激光加工設(shè)備上增加了旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。本文研究激光旋轉(zhuǎn)加工,為了提高加工精度,采用激光技術(shù)結(jié)合智能控制技術(shù),提出了通過(guò)模糊控制技術(shù)控制旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī),保證卡盤的回轉(zhuǎn)精度,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)激光精密旋轉(zhuǎn)加工。本課題主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)激光旋轉(zhuǎn)加工整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了研究,包括激光系統(tǒng)、激光控制系統(tǒng)、激光制冷系統(tǒng)、升降臺(tái)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。其次,激光旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)與停止時(shí),伴隨有擺動(dòng),并且容易丟步、失步,故對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法進(jìn)行了探討,通過(guò)對(duì)PID控制、模糊控制以及模糊PID控制的比較,本系統(tǒng)采用模糊PID控制算法對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制,并設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的模糊PID控制器。再次,運(yùn)用MATLAB軟件對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行一些列的仿真。在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建了步進(jìn)電機(jī)傳統(tǒng)PID控制模型和步進(jìn)電機(jī)模糊自整定PID控制模型,同時(shí)輸出兩模型仿真結(jié)果,并進(jìn)行對(duì)比分析。最后,設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的硬件系統(tǒng),采用內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲(chǔ)器的單片機(jī)STC89C52作為核心部件,并配以電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、串口通訊模塊等,通過(guò)擴(kuò)展外圍設(shè)備及接口電路完成整個(gè)系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。同時(shí)還選擇了3955芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng),把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移,并實(shí)現(xiàn)細(xì)分功能等。通過(guò)仿真分析結(jié)果表明,本文所建的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng),能改善步進(jìn)電機(jī)本身的失步、丟步、振蕩等現(xiàn)象,可以大大提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度,啟動(dòng)快、停止快,提高激光旋轉(zhuǎn)加工工作效率,使在加工過(guò)程中更加平穩(wěn)。
【關(guān)鍵詞】：激光旋轉(zhuǎn)加工 步進(jìn)電機(jī) 模糊控制 MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG665
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 激光加工技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)9-12
• 1.2.1 國(guó)外激光加工技術(shù)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)激光加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 激光打標(biāo)技術(shù)簡(jiǎn)介12-15
• 1.4 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15
• 1.5 激光旋轉(zhuǎn)加工控制系統(tǒng)研究的目的和意義15-16
• 1.6 本論文的主要研究?jī)?nèi)容16-19
• 第二章 激光旋轉(zhuǎn)加工整機(jī)系統(tǒng)19-29
• 2.1 激光旋轉(zhuǎn)加工整機(jī)單體結(jié)構(gòu)19
• 2.2 激光系統(tǒng)19-21
• 2.2.1 激光器20-21
• 2.2.2 激光振鏡掃描頭21
• 2.3 控制系統(tǒng)21-25
• 2.3.1 硬件系統(tǒng)22-24
• 2.3.2 軟件系統(tǒng)24-25
• 2.4 激光制冷系統(tǒng)25-27
• 2.5 升降臺(tái)27
• 2.6 旋轉(zhuǎn)夾頭27-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第三章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)29-45
• 3.1 PID控制基本原理30-32
• 3.2 模糊控制基本原理32-34
• 3.3 模糊PID控制基本原理34-36
• 3.4 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)模糊PID控制器設(shè)計(jì)36-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的MATLAB仿真45-55
• 4.1 步進(jìn)電機(jī)模型的建立45-47
• 4.1.1 步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型45-47
• 4.1.2 步進(jìn)電機(jī)的仿真模型47
• 4.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型47-49
• 4.3 仿真結(jié)果分析49-52
• 4.4 控制器MATLAB編程52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 步進(jìn)電機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-63
• 5.1 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)55-60
• 5.1.1 單片機(jī)的選型55-57
• 5.1.2 電源電路的搭建57-58
• 5.1.3 時(shí)鐘電路的搭建58
• 5.1.4 復(fù)位電路的搭建58-59
• 5.1.5 串口通訊模塊59-60
• 5.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器60-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 工作總結(jié)63
• 6.2 工作展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69

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