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《基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统设计2010年第2期液压与气动基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统设计叶琳，刘昆，邱龙辉DesignofEmbeddedHydraulicServoControlSystemforDeep一holeDrillingYELin,LIUKun,QIULong-hui(青岛科技大学机电丁程学院，山东青岛266061)摘要:介绍了基于ARM处理器的深孔钻削加工的液压伺服控制系统设计，重点分析了系统的构成，控制的策略•控制策略采用模糊控制算法实现•该文通过改进深孔钻削加工的液压伺服控制系统，充分利用了嵌入式系统具有功耗低，
2、体积小，集成度高等特点，具有较高的实用价值.关键词:嵌入式系统;深孔钻削;模糊算法;液压伺服控制中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1000-4858(2010)02-0011-030引言同一般的钻削加工相比，深孔钻削存在着排屑难，导向难，冷却润滑难等问题•为了避免在深孔钻削过程中由于工件的材料不均匀及钻头的磨损，扭矩和轴向力的大幅度的变化而引得起钻头的纵向弯曲,偏移，真至折断等现象.本课题提出采用液压伺服控制的方式,通过对进给量控制以间接控制扭矩和轴向力的变化，从而实现对深孑L钻削过程中稳定性的控制,提高深孔钻削的质量和生产率.1嵌入式液压伺服
3、控制系统的设计1.1系统控制原理及组成在实际的钻削加工中，由于存在各种干扰，使深孔钻削力处于一种动态变化之中,这将对深孔钻削加工产生十分重要的影响，将使深孔钻削加工处于一种复杂的动态变化之中•为了提高机床切削的稳定性，除了在机床设计，制造时采取一些方法改善机床的性能外，还可以在机床切削过程中，通过对影响机床稳定性的切削参数作相应的控制来达到目的.由金属切削原理可知：钻削过程的轴向力F二9.8Cd”K扭矩T:9.8CdonKT式中C,C——切削补正系数F,YF,T,YT——切削指数修正系数d.——孔径进给量由上式可以看出,在孔径一定的情况下，要控制轴向力或扭
4、矩的大小，必须控制进给量•本系统采用嵌入式液压伺服控制的方法，对进给量进行控制，以问接控制轴向力和扭矩的变化.其中系统原理如图1所示.上位机亟函・_L盟W..R轴向力控制矩的控制模块电液伺服阀开关量输入/输出卜一叫电机图1深孔钻削加工的液压伺服控制系统原理图ARM嵌入式处理器是具有极低功耗，极低成本的高性能处理器，具有十分卓越的性能，不仅运算速度快（超过0.9MIPSPMHZ）,精度高（32位），而H便于实时操作系统的移植,真正成为实时多任务系统.LPC2104是基于16/32位CPU,小型TQFP48封装，并带有128P256K字节高速Flash存储器的
5、微控制器.128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行•对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%,而性能的损失却很小".1.2对轴向力的控制模块根据被加工件的要求，算出钻头所需的轴向力，并用此信号来控制伺服阀的开口量，从而来调节液压缸收稿FI期:2009-08—11作者简介:叶琳（1957—），女，江苏南京人，教授，本科，研究方向:嵌入式系统开发.12液压与气动2010年第2期的进给量•此时，再利用力传感器将液压缸的输出力即钻头所受的轴向力反馈到控制器与给定信号相比较,得出偏差信号.此偏差
6、信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，使输岀力向减小误差的方向变化，直至输岀力等于指令信号所规定的值为止.1.3对扭矩的控制模块根据被加工件的要求，算出钻头所需的扭矩，并用此信号来控制伺服阀的开口量,从而來调节液压缸的进给量•此吋，再利用传感器将电机的输岀扭矩即钻头所受的扭矩反馈到控制器与给定信号相比较，得出偏差信号•此偏差信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，通过改变液压缸的进给量使扭矩向减小误差的方向变化,直至扭矩等于指令信号所规定的值为止.2控制算法设计本系统是一个具有多变量
7、，大惯性,迟滞后，时变参数的复杂被控系统，工作机理复杂，因此很难用数注模型精确表达，只有采用智能控制方法才能获得良好效果•模糊控制是一种智能控制方式,它通过模糊推理和决策方法来对复杂过程进行有效的控制,具有不依赖于被控对象模型和鲁棒性强等特点，为非线性和不确定性的复杂系统控制提供了良好的途径.2.1模糊控制器结构由于受控对象具有非线性与时滞性，为了得到良好的控制性能，我们不仅要观测系统的液位误差e,同时应该观测其误差变化ec的趋势.而控制量只有一个,即马达的功率P，因此模糊控制器选择两输入一单输岀的二维结构形式.轴向力误差e=Hd—Hm,Hd为设定值,Hm
8、为力的测量值，通过力传感器测得实际值，与设定值比较，得到e与ec,
