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T型导轨反弯校直软件系统设计及控制系统优化

作　者: 胡志辉
导　师: 余忠华
学　校: 浙江大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: T型导轨反弯校直软件系统弹性负载 PID控制实验设计校直测试
分类号: TU857
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电梯导轨是电梯运行安全性及舒适性的一个重要保障,在电梯导轨的诸多质量指标中,直线度是衡量其质量的关键指标。而目前国内电梯导轨生产企业的落后加工与校直工艺严重阻碍了直线度精度的提高以及企业自身的发展。本文在这种背景下,针对T型导轨反弯校直的软件系统进行研究,同时对控制系统进一步优化,以实现T型导轨的自动化校直,从而提升校直精度和校直效率。本文的章节和主要内容如下：第一章：从课题背景入手,介绍了电梯导轨生产工艺及国内外校直技术现状、目前工业自动化领域中控制系统及软件开发的发展情况以及本文的研究意义及主要内容。第二章：介绍了几种典型的校直方法,分析了T型导轨校直的应用需求,选择了反弯校直方法,并讨论了反弯校直原理及弹塑性理论模型,给出了T型导轨的反弯校直机的系统构成,并着重分析了T型导轨校直机软件系统的总体解决方案。第三章：对计算机软件系统的各个功能进行了详细设计。包括数据通信、T型导轨反弯校直行程获取、实时监控、以及校直模型的自学习功能等模块设计。第四章：建立了基于弹性负载的液压伺服控制系统模型,采用Matlab和稳定边界法对PID控制系统的参数进行了整定和仿真。同时对高速计数器位置控制和PID位置控制这两种控制方式进行了对比分析。第五章：介绍了校直机软件系统的开发环境以及计算机软件系统各个功能的程序实现,并对校直机主要功能模块进行了调试。第六章：分析了校直系统的不可控参数及可控参数,并根据关键可控参数对校直进行了正交实验设计,得出了各可控参数对校直结果的影响程度。同时针对校直过程中遇到的通信干扰、液压缸爬行及校直误差等问题进行了分析,对校直系统进行了优化。第七章：总结和展望,总结课题研究中取得的成果和结论,并对课题的进一步研究工作进行展望。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-12
1 绪论  12-19
  1.1 引言  12
  1.2 电梯导轨生产技术现状分析  12-15
    1.2.1 电梯导轨生产工艺  12-13
    1.2.2 国内外校直技术现状  13-15
  1.3 工业自动化领域控制系统及软件开发发展情况  15-16
    1.3.1 自动化领域控制技术发展情况  15
    1.3.2 自动化领域软件开发发展情况  15-16
  1.4 本文研究的意义及主要内容  16-19
    1.4.1 课题的意义  16
    1.4.2 本文主要内容  16-19
2 T型导轨校直机软件系统总体设计  19-29
  2.1 T型导轨反弯校直原理及弹塑性模型  19-24
    2.1.1 弯曲变形的校直方法  19-20
    2.1.2 T型导轨反弯校直原理  20-22
    2.1.3 弹塑性力学中的材料模型  22-24
  2.2 T型导轨校直机需求分析  24
  2.3 T型导轨校直机总体结构  24-26
    2.3.1 校直机硬件系统结构  24-26
    2.3.2 校直机软件系统流程  26
  2.4 T型导轨校直机软件系统总体功能设计  26-28
    2.4.1 计算机软件总体功能设计  27
    2.4.2 PLC软件总体功能设计  27-28
  2.5 本章小结  28-29
3 T型导轨校直机计算机软件主要功能模块设计  29-44
  3.1 计算机软件功能结构  29
  3.2 数据通信功能  29-35
    3.2.1 数据通信传输方式  29-31
    3.2.2 计算机与数显仪的通信  31-32
    3.2.3 计算机与PLC的通信  32-34
    3.2.4 计算机数据通信实现方式  34-35
  3.3 T型导轨反弯校直行程获取  35-40
    3.3.1 T型导轨压弯实验  35-36
    3.3.2 弹塑性曲线拟合方法的选取  36-38
    3.3.3 基于最小二乘的弹塑性曲线拟合  38-39
    3.3.4 校直行程查询数据库的建立  39-40
  3.4 计算机程序实时监控功能  40-42
    3.4.1 计算机程序实时监控目标  40-41
    3.4.2 T型导轨开始受压时刻判断  41
    3.4.3 校直力及校直头位移监控  41-42
  3.5 校直模型的自学习功能设计  42-43
  3.6 本章小结  43-44
4 T型导轨校直机电液伺服位置控制  44-62
  4.1 校直机电液伺服控制系统  44-45
    4.1.1 电液伺服控制系统概述  44-45
    4.1.2 校直机液压伺服控制系统组成  45
  4.2 基于高速计数器的位置控制方式  45-48
    4.2.1 S7-200高速计数器概述  45-47
    4.2.2 基于高速计数器的位置控制流程  47-48
  4.3 PID控制器及基于MATLAB的PID参数整定  48-60
    4.3.1 PID控制原理  48-49
    4.3.2 具有弹性负载的系统传递函数  49-55
    4.3.3 基于Matlab的PID参数整定  55-60
  4.4 高速计数器位置控制及PID位置控制的对比分析  60-61
    4.4.1 控制速度的比较分析  60
    4.4.2 控制方式的选择  60-61
  4.5 本章小结  61-62
5 软件系统主要功能模块实现与调试  62-68
  5.1 反弯校直软件系统开发环境  62
  5.2 T型导轨校直行程获取功能实现  62-64
  5.3 实时监控功能实现  64-66
  5.4 T型导轨反弯校直的调试  66-67
    5.4.1 T型导轨校直详细流程  66-67
    5.4.2 T型导轨反弯校直结果  67
  5.5 本章小结  67-68
6 基于关键参数的正交实验设计及系统优化  68-84
  6.1 T型导轨校直机的关键参数  68-69
    6.1.1 T型导轨校直机的不可控参数  68
    6.1.2 T型导轨校直机的可控参数  68-69
  6.2 实验设计的基本原则及步骤  69-70
  6.3 基于正交实验的校直数据分析  70-76
    6.3.1 正交实验设计方法  70-72
    6.3.2 基于正交实验的校直关键参数分析  72-76
  6.4 T型导轨反弯校直系统优化  76-83
    6.4.1 影响PLC控制系统可靠性的原因及解决措施  76-77
    6.4.2 液压缸爬行现象及液压油的压力波动分析  77-79
    6.4.3 校直误差分析  79-83
    6.4.4 系统优化的效果  83
  6.5 本章小结  83-84
7 总结和展望  84-86
  7.1 总结  84
  7.2 展望  84-86
参考文献  86-88
攻读硕士学位期间的科研成果  88

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