学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
自动纤维铺丝机张力系统研制
作 者: 刘纪成
导 师: 路华
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 机械制造及其自动化
关键词: 纤维铺放 张力控制系统 DSP
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 31次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
纤维铺放技术是复合材料成型的一种重要工艺方法,其广泛应用于航空领域,尤其是大飞机制造业。纤维自动铺放机床是实现纤维自动铺放工艺的关键装备,是提升航空工业复合材料成型自动化水平的重要支撑。而张力控制器是纤维自动铺放机床中极其重要的一个部件,纤维张力的大小,波动率等直接影响着产品的质量。本课题研究的张力控制器选用上下位机控制方式,采用DSP2812作为主控单元构成下位机,PC机为上位机,松下A4数字交流伺服电机和SMC低摩擦气功作为执行元件,编码器作为反馈元件。由气缸施加压力,通过编码器检测由于张力变化而引起的摆杆的摆动,构成反馈环节,由此构成了闭环控制系统。首先,对张力控制器的机械结构进行了设计,构建了控制系统数学模型,并且通过Matlab建模,分析了系统的稳态误差,并研究了采用增加PID环节后张力控制系统对典型输入信号以及扰动信号的响应特性。然后,搭建了系统的软硬件平台,设计了以DSP为核心的控制系统,电路主要包含DSP最小系统,AD转换,DA转换,RS232通信接口,编码器接口等,并根据该原理图绘制了PCB板。软件方面,采用模块化设计思想,灵活运用DSP内部中断,编写了控制器程序,提高了程序的可读性。最后,搭建了张力控制系统实验平台,利用该系统进行了张力控制实验。实验结果表明,该张力控制系统能够在各种扰动速度下输出较为稳定的张力,张力的波动量较为稳定,最大波动1.8N,在可接受的范围内。同时,在实验中也发现,该张力控制系统存在张力死区,在低张力状态下张力动态调节较为困难。
|
全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-16 1.1 课题背景与来源 8-11 1.1.1 复合材料特点及其成型工艺 8-9 1.1.2 纤维自动铺放工艺及其优点 9-10 1.1.3 纤维铺放工艺中纤维束张力控制的重要意义 10-11 1.2 纤维张力控制系统研究现状 11-15 1.2.1 国外研究现状 11-14 1.2.2 国内研究现状 14-15 1.3 本课题研究的主要内容 15-16 第2章 张力控制系统总体方案设计 16-22 2.1 控制系统总体方案 16-17 2.2 张力控制系统组成 17-21 2.2.1 张力控制器机械结构 17-18 2.2.2 编码器选择 18-19 2.2.3 电机及其工作模式的选择 19 2.2.4 气动回路的设计 19-20 2.2.5 控制器的选择 20 2.2.6 张力传感器的选择 20 2.2.7 张力控制系统整机实物图 20-21 2.3 本章小结 21-22 第3章 张力控制系统控制原理 22-29 3.1 控制系统数学模型的建立 22-26 3.1.1 交流伺服电机数学模型的建立 22 3.1.2 张力控制方程 22-23 3.1.3 控制系统传递函数 23-25 3.1.4 系统对输入信号以及扰动信号的响应 25-26 3.2 PID 控制算法的研究 26-28 3.2.1 PID 数学模型 26-27 3.2.2 基于不同采样周期的积分分离式 PID 控制策略 27-28 3.3 本章小结 28-29 第4章 控制系统设计 29-46 4.1 控制系统硬件设计 29-37 4.1.1 控制系统硬件总体结构 29 4.1.2 DSP 最小系统设计 29-31 4.1.3 编码器接口电路 31-32 4.1.4 DA 转换电路 32-33 4.1.5 AD 转换电路 33-34 4.1.6 串口通信电路 34-35 4.1.7 电平转换电路 35 4.1.8 电源电路 35-36 4.1.9 PCB 设计 36-37 4.1.10 电气接口电路 PCB 设计 37 4.2 控制系统软件编写 37-45 4.2.1 下位机控制程序 37-43 4.2.2 上位机控制程序 43-45 4.3 本章小结 45-46 第5章 张力控制系统的实验研究 46-57 5.1 张力控制系统各元件标定 46-47 5.1.1 交流伺服电机转速标定 46-47 5.1.2 张力传感器的标定 47 5.2 张力控制系统性能测试 47-56 5.2.1 稳态测试 48-51 5.2.2 动态测试 51-54 5.2.3 测试过程中出现的问题 54-56 5.3 本章小结 56-57 结论 57-59 参考文献 59-62 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 62-64 致谢 64
|
相似论文
- 七坐标数控纤维铺放设备的控制系统及铺放头的研制,TG659
- FC+TCR型静止无功补偿装置的研究,TM761.1
- 动态无功补偿装置设计及其并网混沌现象分析,TM761
- 电力系统非正弦波检测系统的研究,TM711
- 基于DSP的一体化双丝脉冲MIG弧焊逆变电源的研制,TG444
- 电能质量监测系统信号处理算法设计与实现,TN911.7
- 基于小波变换的直流系统蓄电池剩余容量在线检测,TM732
- 冲击性负荷的静止无功补偿系统的研究,TM761.1
- 电力系统故障实时记录系统设计与通信接口的实现,TM76
- 低压无功补偿装置的研究与设计,TM761.1
- 基于DSP的双丝焊机及人机界面研究,TG409
- 限流式UPFC控制策略的DSP软件编程与实现,TM761
- 基于TMS320F2812的低压静止无功发生器研制,TM761.1
- 有源电力滤波器谐波补偿控制策略的研究,TM761.1
- 基于OMAPL138的电能质量监测系统的研究与设计,TM76
- 智能HID前照灯系统,TM923.45
- 电容性设备介质损耗角检测方法与实现,TM835.4
- 基于DSP的静止无功补偿装置控制器的研究,TM761.1
- DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用,TG409
- 基于DSP的电机转子断条故障的诊断系统,TM307
- 基于开通、关断角度优化的开关磁阻电机控制策略的研究,TM352
中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
© 2012 www.xueweilunwen.com
|