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伺服冲床是随科技的进步及精密加工制造业的发展应运而生的,具有高精度、高效率、高可靠性、柔性自动化、低噪环保等优点。控制系统是伺服冲床的核心技术及关键组成。采用传统方法对伺服冲床的控制系统进行开发存在成本高、周期长、复杂控制算法难于实现等缺点,本文利用快速控制器原型(Rapid Controller Prototyping,RCP)方法及联合仿真技术,对伺服冲床控制系统进行了建模仿真及算法设计,并以直驱式交流伺服冲床为应用对象,开发了伺服冲床控制器。
本文在分析交流伺服冲床的结构及工作特性的基础上,建立了伺服冲床的驱动系统及控制系统的动力学模型,设计了以冲压滑块的最佳速度轨迹为目标的冲压加工的控制算法;利用ADAMS建立了伺服冲床的冲压滑块的动力学模型及冲压材料成型的加载规律;并在Matlab/Simulink及ADAMS/Controls环境下,实现了伺服冲床在不同的加工方式下及冲压加载控制过程的协同仿真,验证了伺服冲床动力学模型及加工控制算法的正确性。以此为基础,利用Target for TI C2000 DSP构建控制器模型,并以TMS320F2812作为目标控制器,借助RCP开发平台,通过自动代码转换技术,快速地实现了伺服冲床目标控制器原型,并将目标控制器与伺服冲床实验台联接,对基于PID的冲压引伸与剪切加工的位移、速度等复杂运动控制方法进行了验证。
实验验证了采用RCP方法设计伺服冲床控制器的可行性,满足了交流伺服冲床加工系统的性能要求。
本文利用的RCP开发方法实现了对交流伺服冲床控制器从仿真设计到产品实现的开发,克服了传统控制器开发方法的缺陷,增强了系统设计的灵活性,缩短了开发周期,降低了开发门槛,优化了开发过程,解决了从控制算法的设计、验证、到实现难的问题。