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基于ARM的电火花线切割机控制系统的研究

作　者: 曾辉雄
导　师: 叶春生
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 电火花线切割控制系统脉冲电源 STM32 仿真 Matlab/Simulink
分类号: TG484
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 80次
引　用: 1次
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内容摘要

电火花线切割机床在我国的应用十分广泛,市场非常庞大,这缘于电火花线切割加工技术具有加工精度高,能适应多种硬度与形状的材料加工的特点,在模具制造、成形刀具加工、高硬度材料和精密复杂零件的加工等方面得到了广泛的应用。高速走丝电火花线切割技术在我国经过数十年的发展技术已经达到比较成熟的水平,但相比于国外慢走丝电火花线切割技术无论从加工速度、精度、自动化程度、加工稳定性等工艺指标上看还是从外观上看,国内水平明显低了一个档次。究其主要原因在于国内线切割机床的脉冲电源和进给系统的控制水平不高,这两方面难题能否解决直接影响着国内线切割机床的发展前景。本文首先介绍了电火花线切割技术在国内外的发展状况和发展趋势,针对国内电火花线切割控制技术的不足,提出了全数字化智能型线切割脉冲电源的设计方案,并基于ARM9处理器STM32设计了线切割机床的总体控制系统,旨于改善现有线切割机床控制系统的不足。对于文中设计的智能型脉冲电源控制电路,本文先利用Matlab/Simulink软件进行电路仿真,为实际电路的搭建提供了参考;文中还指出进给系统中用伺服电机代替步进电机的必要性,同样利用Simulink软件对伺服电机的控制系统展开仿真研究,为今后伺服电机的软硬件平台开发提供参考。另外本文还从软硬件两个方面对所设计的线切割机床总体控制系统进行了较为详细的介绍,先是从硬件方面阐述了几个控制电路板的设计思路和各模块电路的原理,再从软件方面分别阐述了STM32芯片的初始化设置、各电路模块的配置流程和实际应用。其中重点介绍了PWM脉冲信号的产生过程和脉冲电源电路的调试结果,验证了所设计的脉冲电源控制系统能达到预期目标。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外线切割机发展现状及趋势分析  9-10
  1.3 线切割机床控制系统的研究现状及趋势  10-12
  1.4 本文的研究目的及意义  12-13
  1.5 本文研究的主要内容  13-14
2 线切割控制系统的总体设计方案  14-19
  2.1 电火花线切割机床加工原理  14-15
  2.2 线切割机床控制系统的总体设计  15-16
  2.3 数字化脉冲电源的设计方案  16-18
  2.4 线切割进给系统中电机的选择  18
  2.5 本章小结  18-19
3 脉冲电源与伺服电机的MATLAB 仿真研究  19-34
  3.1 MATLAB/Simulink 简介  19
  3.2 数字化脉冲电源电路的仿真  19-24
  3.3 伺服电机控制系统的仿真  24-33
  3.4 本章小结  33-34
4 线切割控制系统硬件电路设计  34-43
  4.1 基于STM32 的总体硬件设计  34-35
  4.2 各模块硬件电路设计  35-42
  4.3 本章小结  42-43
5 线切割控制系统驱动软件设计  43-55
  5.1 系统初始化设置  43-45
  5.2 定时器模块设置  45-50
  5.3 A/D 模块设置  50-51
  5.4 通讯模块设置  51-54
  5.5 本章小结  54-55
6 总结与展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-61
附录A 作者在读硕士期间发表的学术论文  61-62
附录B 硬件电路原理图与PCB  62-67

基于ARM的电火花线切割机控制系统的研究

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