本文關(guān)鍵詞：基于SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)的恒功率自適應(yīng)控制方法研究

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【摘要】：伴隨著我國航空、航天等行業(yè)的快速發(fā)展,智能制造已成為制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。切削加工過程是一個具有高度非線性、不確定性的復(fù)雜動態(tài)過程,傳統(tǒng)的數(shù)控機床識別和處理切削過程中不確定性情況的能力低下,通常在實際的切削過程中多采用保守的切削參數(shù),從而在一定程度上限制了切削加工效率。機床的自適應(yīng)約束控制可以在保護機床的同時有效提升加工效率,是實現(xiàn)智能化加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用外置傳感器可以有效實現(xiàn)機床的自適應(yīng)約束控制,但其存在成本高,安裝調(diào)試復(fù)雜等問題。本文以SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ),研究了一種應(yīng)用機床內(nèi)置傳感器和控制器的恒功率自適應(yīng)控制方法。本文首先設(shè)計了面向開放式數(shù)控系統(tǒng)的恒功率自適應(yīng)控制的整體方案,并以三種不同系列的數(shù)控系統(tǒng)為研究對象,分析了恒功率自適應(yīng)控制的技術(shù)實現(xiàn)方法。為實現(xiàn)加工過程的智能化控制,設(shè)計了相應(yīng)的模糊控制器,論述了模糊控制器的模糊化處理、模糊控制規(guī)則及其模糊推理的方法,并在MATLAB下制作了模糊查詢表用于機床加工過程的實際控制。以SINUMERIK840D數(shù)控系統(tǒng)為研究對象開發(fā)了恒功率自適應(yīng)系統(tǒng),提出了一種利用OPC(OLE for Process Control)技術(shù)實時采集機床主軸功率的實現(xiàn)方法,同時利用系統(tǒng)內(nèi)部的R參數(shù)以及DDE(Dynamic Data Exchange)接口,實現(xiàn)了機床進給速度的實時改變。依照840D數(shù)控系統(tǒng)的OEM(Original Equipment Manufacturer)開發(fā)規(guī)則,為機床的恒功率自適應(yīng)控制功能開發(fā)了友好的人機界面,論述了相關(guān)控制文件的配置方法以及動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建方法。最后,設(shè)計了一組切削實驗并分析了機床在采用恒功率自適應(yīng)控制加工前后的主軸功率和進給速度。實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的面向開放式數(shù)控機床的恒功率自適應(yīng)控制系統(tǒng)在加工過程中具有較好的控制效果,在保護刀具和機床的同時可以有效提高機床的加工效率。本課題的研究也為自適應(yīng)約束控制提供了一種新方法。
【關(guān)鍵詞】：SINUMERIK 840D 恒功率自適應(yīng)控制 模糊控制 主軸功率 OEM
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 論文研究背景和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 智能機床發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 機床自適應(yīng)控制研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.3 數(shù)控系統(tǒng)的OEM開發(fā)研究現(xiàn)狀18
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容和總體結(jié)構(gòu)18-21
• 第二章 面向開放式CNC的CPAC方案設(shè)計及其技術(shù)分析21-34
• 2.1 CPAC的整體方案設(shè)計21-23
• 2.1.1 ACC系統(tǒng)的實現(xiàn)方法分析21-22
• 2.1.2 CPAC的整體方案設(shè)計22-23
• 2.2 切削過程的主軸功率信號分析23-25
• 2.3 CPAC系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)分析25-33
• 2.3.1840D的CPAC技術(shù)實現(xiàn)分析26-30
• 2.3.2 FANUC 31i的CPAC技術(shù)實現(xiàn)分析30-31
• 2.3.3 海德漢iTNC530 的CPAC技術(shù)實現(xiàn)分析31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 恒功率自適應(yīng)控制中模糊控制方法研究34-43
• 3.1 模糊控制理論簡介34-35
• 3.1.1 模糊控制理論的特點34-35
• 3.1.2 模糊集合和隸屬度函數(shù)35
• 3.1.3 模糊語言與模糊推理35
• 3.2 恒功率的自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計35-38
• 3.2.1 模糊控制器的輸入輸出確定36
• 3.2.2 模糊控制器的控制規(guī)則設(shè)定36-37
• 3.2.3 模糊控制器的設(shè)計37-38
• 3.3 MATLAB下的模糊控制器的設(shè)計38-42
• 3.3.1 模糊邏輯工具箱下的模糊控制器制作39-40
• 3.3.2 模糊控制查詢表的制作40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 基于 840D的恒功率自適應(yīng)控制系統(tǒng)開發(fā)43-67
• 4.1840D數(shù)控系統(tǒng)簡介43-45
• 4.1.1840D數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)43-44
• 4.1.2840D數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2 840D的主軸功率信號采集45-46
• 4.3 進給速度的實時改變技術(shù)研究46-55
• 4.3.1 改變機床進給速度的原理分析46-48
• 4.3.2 PLC調(diào)用NC變量R參數(shù)的技術(shù)實現(xiàn)48-51
• 4.3.3 讀寫機床進給倍率的PLC編程實現(xiàn)51-53
• 4.3.4 進給倍率寫入R參數(shù)的方法研究53-54
• 4.3.5 模糊控制器在CPAC系統(tǒng)的實現(xiàn)54-55
• 4.4 基于 840D的CPAC人機界面開發(fā)55-66
• 4.4.1 CPAC系統(tǒng)人機界面的需求分析55-56
• 4.4.2840D人機界面的OEM開發(fā)技術(shù)56-60
• 4.4.3 CPAC人機界面的開發(fā)與文件配置60-64
• 4.4.4 語言動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 恒功率自適應(yīng)控制系統(tǒng)的切削實驗驗證67-75
• 5.1 實驗的機床設(shè)備簡介及工件設(shè)計67-70
• 5.1.1 QLM27100-5X機床簡介67-68
• 5.1.2 配有CPAC系統(tǒng)的機床運行過程分析68-69
• 5.1.3 凹槽型工件的設(shè)計69-70
• 5.2 未使用CPAC的工件切削實驗70-72
• 5.2.1 未使用CPAC切削加工的功率采集70-71
• 5.2.2 未使用CPAC切削的主軸功率數(shù)據(jù)分析71-72
• 5.3 使用CPAC的工件切削實驗72-74
• 5.3.1 自適應(yīng)切削主軸功率采集實驗72-73
• 5.3.2 自適應(yīng)切削實驗數(shù)據(jù)分析73-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)和展望75-77
• 6.1 總結(jié)75
• 6.2 展望75-77
• 參考文獻77-82
• 致謝82-83
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83

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本文編號：893966