新型慢走丝恒张力控制系统仿真设计.pdf

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1、2010年第11期·控制与检测·文章编号：1001—2265(2010)11—0047—03新型慢走丝恒张力控制系统仿真设计丁曙光，宋祥双，桂贵生(合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009)摘要：慢走丝电火花线切割机走丝系统稳定运行，直接影响着加工精度和加工表面质量。文章设计了一种新型的恒张力控制系统提高走丝系统的性能。设计方案采用模糊神经网络控制器，用直流力矩电机调节电极丝的张力大小，用张力传感器和速度传感器分别测量电极丝张力和速度的变化。仿真结果表明系统有较好的快速响应能力、很强的抗干扰能力和很好的鲁棒性。关键词：慢走丝；模糊神经网络；恒张力；仿真设计中图分类

2、号：TH16；TG65文献标识码：ASimulationDesignofaNewWEDM-LSConstantTensionControlSystemDINGShu—guang，SONGXiang—shuang，GUIGui—sheng(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：StabilityofWEDM-LSwire·systemhaveanimportantimpactonmachiningaccuracyand

3、sur-facequality．Anewtypeofconstanttensionwiresystemwasdesignedforimprovingtheperformanceofwire-system．ThedesignPlanadoptsfuzzyneuralnetworkcontrollerwithDCtorquemotoradjustingthesizeoftheelectrodewiretension，usingtensionsensorandspeedsensormeasuringelectrodewiretensionandspeedchangesrespe

4、ctively．Thesimulationresultsshowthatthesystemhaveperfectlyquickresponseability，stronganti_interferenceabilityandwellrobustness．Keywords：WEDM-LS；fuzzyneuralnetwork；constanttension；simulationdesign器等组成。由于力矩电机的输出转矩与电极丝张力O引言成正比，系统通过调节直流力矩电机输出转矩调节电极丝的恒张力对切割工件的加工精度、表面电极丝张力的大小。粗糙度、转角精度有很大的影响，应在不

5、断丝的前提直流力矩电机由可控硅供电，整流装置采用三下，尽量提高电极丝的张力，电极丝的张力一般控制相全控桥式电路。根据直流力矩电机的特性和运动在2～25N为宜。新型的电火花线切割机恒张力基本物理定律(基尔霍夫电压定律和牛顿定律)，得系统采用惯性力或者电磁力张力控制装置实现张力到电势平衡和转矩平衡的微分方程，可以推出直流的自动调节，对张力的调节效果好。但是新型恒力矩电机的传递函数，其传递函数为：张力系统结构较复杂，制造工艺要求高。目前慢走1／C丝张力系统大多采用闭环控制，实时性差，很难获得G‘s南满意的控制效果。而模糊神经网络控制利用软件实其中，可控硅放大系数K=30，滞后时

6、间=现张力控制，可以不依赖被控对象精确的数学模型，0．017s。电势常数C=0．1359，电磁时间常数To=能够克服非线性因素的影响，对调节对象的参数变0．017s，机电时间常数T=0．017s。由于实际被控对化具有较强的鲁棒性，具有很好的快速响应性能。象中包含了时变和不确定的因素，无法准确估计其将模糊神经网络控制器应用于慢走丝恒张力控制是参数，张力检测环节的增益、速度检测环节的增益一种可行、有效的解决方法。要有实际试验估计出来。但模糊神经网络具有很1恒张力控制系统模型的建立强的鲁棒性和容错性，并不需要系统精确的数学模慢走丝电火花线切割机恒张力控制系统由直流型。这里取K=

7、1，=1。因此，恒张力控制系统开力矩电动机、张力传感器、速度传感器、驱动器、导丝环传递函数为：收稿日期：2010—04一O1作者简介：丁曙光(1962一)，男，安徽黟县人，合肥工业大学机械与汽车工程学院副教授，主要从事机电设备研究与设计，(E～mail)shuguangding@163．corn。·控制与检测·组合机床与自动化加工技术式中，=l，2，代表两个输入；i=1，2，⋯，8代表模糊化G㈠：层的8个节点。模糊控制器的模糊规则由式(3)表示：2模糊神经网络控制器设计a=al·Ⅱ2=exp{一[(Wl-1+c)+(W2·2+