全電伺服電機數(shù)控折彎機伺服同歩自動控制系統(tǒng)科學研究與設計方案

隨著復雜精密折彎工藝要求的不斷提高、勞動力成本與勞動者對工作環(huán)境要求的日益提升，在鈑金制造業(yè)中應用具有響應速度快、智能化與網(wǎng)絡化程度高、控制精度良、節(jié)能環(huán)保等特點的全電動折彎機已成為發(fā)展趨勢。

某些特殊行業(yè)加工的鈑金件尺寸較大、板材較厚以及精度要求高，對全電動折彎機的研制提出了更苛刻的要求，不僅須具備強勁的折彎壓力，還須有越的多軸同步性能。而大噸位折彎壓力的輸出般需多臺電機同步并行驅(qū)動來實現(xiàn)，因此研究大噸位高精度全電動折彎機伺服同步控制系統(tǒng)及關鍵技術為發(fā)展新代具有我國自主知識產(chǎn)權的全電動折彎機產(chǎn)業(yè)打下堅實基礎。

本文通過綜合分析市場發(fā)展需求和國內(nèi)外全電動折彎機研究現(xiàn)狀，提出種基于LinuxCNC2.5開放式數(shù)控平臺的大功率全電動折彎機伺服同步控制系統(tǒng)總體設計方案。重dian對電氣控制系統(tǒng)硬件、數(shù)控系統(tǒng)軟件以及折彎控制工藝作出詳細設計與研究。該方案通過實時EtherCAT總線將工業(yè)PC與伺服驅(qū)動器聯(lián)接起來，實現(xiàn)了硬件結構的精簡。數(shù)控軟件采用LinuxCNC2.5數(shù)控平臺具有良好的穩(wěn)健性、擴展性及控制性能。

先在分析全電動折彎機傳動結構與運行原理的基礎上提出了兩種設計方案，種是基于DSP和FPGA的嵌入式平臺，形成專用于折彎工藝的特制數(shù)控系統(tǒng)。另種為基于工業(yè)PC和LinuxCNC2.5的開放式控制系統(tǒng)，借助PC強大的運算能力和實時Linux操作系統(tǒng)以實現(xiàn)功能更強、精度更高的控制。經(jīng)多方面比較，本文選取后者展開設計。其次，針對選定的方案進行詳盡系統(tǒng)硬件選型，包括伺服驅(qū)動器和電機、位置檢測傳感器、工業(yè)PC等，并利用各個設備組建起個完整穩(wěn)定的硬件平臺。

再次，進行數(shù)控軟件設計及關鍵技術研究，在分析實時Linux系統(tǒng)和LinuxCNC2.5架構的基礎上實現(xiàn)EtherCAT主站模塊的設計、S型加減速控制算法的改進以及面向折彎機工藝的HAL配置。在深入剖析四軸同步控制難點的基礎上，創(chuàng)造性提出種基于偏差耦合與動態(tài)力矩控制技術融合的同步驅(qū)動策略，樣機測試充分表明該策略有xiao可行。

然后，利用PyQt和OpenGL技術實現(xiàn)了功能齊全的人機界面和三維圖形編程，重dian研究了利用數(shù)據(jù)庫技術和小二乘法原理設計自學習彎曲深度補償算法。樣機試驗表明上述設計切實可行，具有滿意的同步性能和加工精度，為大功率全電動折彎機提供了種合理、可靠、高xiao的控制方法。