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中凸变椭圆活塞车削控制系统研究

邓志宇  
【摘要】: 中凸变椭圆活塞是一种在当前发动机中得到广泛应用的活塞。当今对中凸变椭圆活塞进行加工主要是使用添加直线电机为U轴的车床进行加工。在现存的直线电机控制系统中由于控制方式、控制参数、执行元件等的影响,当前的数控活塞车在实际的车削中的误差控制并不是十分理想,往往要在经验丰富的工程师的指导下通过不断地反复试制、测试、修改、试制的循环才能达到要求。 为了实现数据一次输入即加工出合乎要求的产品必须改进控制系统的控制方法。本文将对椭圆活塞车的控制系统进行建模,通过控制系统模型真实地反映在实际的生产过程中直线电机的加工过程的特性。再现直线电机在进行椭圆活塞加工时的动态过程的细节、特点以及误差的特点。从而为误差的分析提供相应的分析工具。并在此基础上,通过试验、仿真等手段详细分析了在实际加工过程中的误差的产生的原因与活塞形线、控制系统参数等因素的关系,并尝试给出解决误差的方式和实现手段。 本论文是结合清华大学与广州机床厂联合研制的“GCNCP-2000中凸变椭圆活塞车床的控制系统的研究”课题,在Matlab平台上搭建相应的分析方法。研究了以下几个方面的内容: 1.搭建控制系统的模型,分析该模型的拟真度。并讨论了影响模型仿真精度的因素及如何减少误差。 2.分析活塞形线、直线电机加工的特点及误差成因。 3.对以PID为主的控制系统的可调参数进行调整、优化,使得直线电机系统具有良好的动态特性,以满足活塞加工精度的要求。 4.对现有的控制系统——DSP的控制过程进行仿真分析,初步探讨了加工精度的制约因素和解决的方向。 最后,本文针对系统的研究过程中的体会做了总结,并对高速高精度的加工过程中的控制技术的应用前景做出了展望。为后续的研究开发工作提供了参考。


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