基于运动控制器的活塞外圆加工技术
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摘要
基于DSP(Digital Signal Processor)的运动控制技术的突破，为开放式数控系统的发展提供了新的机遇。新一代开放式数控系统将以基于DSP的运动控制器为核心，融合PLC的功能，与通用或工控机集成而成。本文针对教研室PTC系列活塞数控机床的发展要求探讨了采用GT400-SV运动控制器进行活塞加工控制的可行性。
介绍了课题的背景及国内外的发展动态。对电机进行理论建模，并在此基础上对其进行仿真分析，以对控制系统有较深入的认识。编写了控制系统各部分的测试程序，对闭环控制系统采用了正弦信号控制与活塞数据控制两种实验方法，为开发Windows控制程序提供了借鉴。
实验表明，运动控制器所提供的控制方法不能满足活塞加工运动的要求。因此课题在最后提出对运动控制器和控制程序进行改进的方法，并进行相应的实验，实验结果表明该方法是切实可行的。课题为该系统的前期研究，要将运动控制器应用于活塞加工中，还需不懈的努力。
The breakthrough of the motion control technology provides an opportunity for the development of the opening CNC system. The new generation of opening CNC system takes the motion controller based on DSP for it's core, including the function of PLC, and integrates with IPC. Aiming at the development of the numerical controlled piston machining system developed by our lab, this article discusses the possibility of the appliance of GT400-SV MC to piston machining control.
Introduces the background of the task and the domestic and foreign trends of development. A theory module is built on the motor, and simulation analyses are also executed. It made us understand the control system more clearly. Writes programs for testing all parts of the control system, carries through the experiments with sine and piston data on the control system, it will be helpful for developing the Windows control programs.
The experiments shows that the control methods provided by the MC do not satisfy the need of piston machining. Therefore, at the end of the task an improved method for the system is put forward, and corresponding experiments are carried out to verify it. The task is the prophase of the research, more work should be done to make the MC used in piston machining.
介绍了课题的背景及国内外的发展动态。对电机进行理论建模，并在此基础上对其进行仿真分析，以对控制系统有较深入的认识。编写了控制系统各部分的测试程序，对闭环控制系统采用了正弦信号控制与活塞数据控制两种实验方法，为开发Windows控制程序提供了借鉴。
实验表明，运动控制器所提供的控制方法不能满足活塞加工运动的要求。因此课题在最后提出对运动控制器和控制程序进行改进的方法，并进行相应的实验，实验结果表明该方法是切实可行的。课题为该系统的前期研究，要将运动控制器应用于活塞加工中，还需不懈的努力。
The breakthrough of the motion control technology provides an opportunity for the development of the opening CNC system. The new generation of opening CNC system takes the motion controller based on DSP for it's core, including the function of PLC, and integrates with IPC. Aiming at the development of the numerical controlled piston machining system developed by our lab, this article discusses the possibility of the appliance of GT400-SV MC to piston machining control.
Introduces the background of the task and the domestic and foreign trends of development. A theory module is built on the motor, and simulation analyses are also executed. It made us understand the control system more clearly. Writes programs for testing all parts of the control system, carries through the experiments with sine and piston data on the control system, it will be helpful for developing the Windows control programs.
The experiments shows that the control methods provided by the MC do not satisfy the need of piston machining. Therefore, at the end of the task an improved method for the system is put forward, and corresponding experiments are carried out to verify it. The task is the prophase of the research, more work should be done to make the MC used in piston machining.
引文
[1]杨舜洲 陈志华 崔红娟《PTC-IV活塞车削控制系统》《发动机配件技术》，1997年第1期
[2]黄金秋．基于开放式结构的高性能数控系统的研制．制造技术与机床．1998(8)
[3]GT400-SV四轴伺服电机运动控制器用户手册 固高科技有限公司
[4]王先逵、陈定积、吴丹《机床进给系统用直线电动机综述》《制造技术与机床》2001年第8期
[5]ADSP-2111 User's Manual March 1990
[6]Creppe Renato C, de Souza, Carlos R. 《Dynamic behavior of a linear induction motor》. 《Proceedings of the Mediterranean Electro-technical Confenrence》 IEEE picataway, NJ, USA, 98Ch36056,1998,2:1047-1051
[7]蒙以正 著《MATLAB 5．X应用与技巧》科学出版社，1999年12月
[8]沈美明、温冬婵 著《80X86汇编语言程序设计》清华大学出版社2001年9月
[9]WilliamBuchanan.PC Interfacing, Communications and Windows Programming, Addison Wesley Longman Inc, 2001:230-247.
[10]三菱变频调速器FR-E500使用手册：108-118
[11]张万里，陈战林．C++Builder5．0高级开发技巧与范例．北京：电子工业出版社，2001，
[12]陈立定．Windows98下单台PC与多台变频器的串行通信控制．制造业自动化，2001(03)
[13]胡均安，张道德，刘革兴，杨光友，周国柱．用单片机实现对变频器的网络控制．制造业自动化，2000(11)
[14]孟咸勇《直线伺服系统的特性研究及输入数据的预处理》国防科技大学硕士学位论文，1998年1月
[15]RG2 Encoder System RGH22 READHEADS Installation Guide
[16]施文康 余晓芬 著《检测技术》机械工业出版社，2000年5月
[17]郭庆鼎，王成元，周美文，孙廷玉著《直线交流伺服系统的精密控制技术》机械工业出版社，2000。
[18]袁俊哲，王先逵著《精密和超精加工技术》 机械工业出版社，1999年7月
[19]孙增圻等 著《智能控制理论与技术》清华大学出版社，广西科学技术出版社，1997年4月
[20]冯勇等 著《现代计算机控制系统》哈尔滨工业大学出版社，1997年1月
[21]何克忠 李伟 著《计算机控制系统》 清华大学出版社 1999年
[22]邓中亮 王先逵《微进给装置的计算机数字控制系统的设计与实现》《自动化学报》990218
[23]则次俊郎，进行波超音波用小型制御性能，日本机械学会论文集(C)篇，1995，6l(581)：124-130
[24]范大鹏，尹自强，郑子文《直线电机在精密加工的应用》《制造技术与机床》1997年第5期
[25]杨正新，陈志华、杨舜洲、崔红娟、涂阳虎《直接驱动的发展与未来》《中国机械工程》2001年第5期
[26]胡敏强 《超声波电动机的研究及其应用》《微特电机》2000第5期
[27]杨叔子，杨克冲 著《机械工程控制基础》华中理工大学出版社1984年4月
[28]李智慧 秦成 著《C++Builer4从入门到精通》清华大学出版社，1999年8月
[29]张屺 杨波 戴路 著《WINDOWS9X、NT及WINDOWS2000下对硬件的直接操作访问》《微计算机信息》，2000年第5期
[30]杨强 李堂秋 著《WIN9X虚拟设备驱动程序编程指南》清华大学出版社，1999年6月
[31]郑子文《非圆异型零件精密磨削加工及控制技术》国防科学技术大学硕士学位论文1998年月1月
[32]DAREN HAZZAH 著，孙喜明译《WINDOWS VxD与设备驱动程序权威指南》中国电力出版社，2001年5月
[33]陈志华《非圆截面零件车削控制研究》国防科学技术大学工学博士学位论文2000年5月
[34]仲志丹、张洛平、张青霞《PID调节器参数自寻优在运动伺服控制中的应用》《洛阳工学院学报》2000年第21卷
[35]H.Yonezaz, Y. Hirata, H. Sasai, Positioning Table with High Accuracy and High Speed, Annals of the CIRP, Vol.39/1/1990
[36]谭浩强 著《C程序设计》清华大学出版社，1993年6月
[37]薄建全《非圆表面数控车削系统的实验研究》清华大学硕士学位论文 1998年5月[2]
[38]魏克新 王云亮 陈志敏 著《MATLAB语言与自动控制系统设计》机械工业出版社，1997年8月
[39]张雄伟 曹铁勇 著《DSP芯片的原理与开发应用》电子工业出版社，2000年9月
[40]东北工学院机械设计、机械制图教研室 编《机械零件设计手册》冶金工业出版社，1974年4月
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[37]薄建全《非圆表面数控车削系统的实验研究》清华大学硕士学位论文 1998年5月[2]
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[39]张雄伟 曹铁勇 著《DSP芯片的原理与开发应用》电子工业出版社，2000年9月
[40]东北工学院机械设计、机械制图教研室 编《机械零件设计手册》冶金工业出版社，1974年4月