柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

欒樹棟

0.引言

在進行機械裝配時，零件之間需要采用某種方式進行聯(lián)接，采用過盈連接的方式連接零件必須要使用準確的裝配方法，因此，如何判定裝配件的合格性實現(xiàn)在線質(zhì)量控制是目前需要研究的問題，另外，連接件裝配質(zhì)量受很多因素的影響，過盈聯(lián)接零件不同、零件的大小與尺寸不同在進行過盈連接裝配時會產(chǎn)生不同的特性，這樣就會導(dǎo)致應(yīng)力結(jié)構(gòu)的改變從而起到影響作用。因此，要求加裝機具備很高的柔性，從而滿足零件的裝配要求。

1.柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)的設(shè)計方案

在進行柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)設(shè)計時，控制系統(tǒng)的設(shè)計核心有三個方面，一方面是保證柔性化，一方面是確保質(zhì)量合格，一方面是增加抗干擾能力。柔性化，就是在壓裝力不同的情況下壓裝件依然能夠具備很好的適應(yīng)能力。確保質(zhì)量合格需要在壓力機工作的過程中，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時采集，包括壓裝力、壓裝位移，然后和原先設(shè)定的數(shù)據(jù)進行比較從而保障質(zhì)量。

控制系統(tǒng)的組成部分包括控制計算機（PC）、運動控制卡、串口RS232、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、絲杠上下限位傳感器、壓力傳感器、編碼器、AC伺服電機、數(shù)據(jù)采集卡、打印機、顯示器。十一個部分組成，壓力傳感器和編碼器以及絲杠上下限位傳感器會發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)采集卡上，串口RS232和數(shù)據(jù)采集卡相互傳遞，與控制計算機相互連接，具體控制方案如下所示：控制系統(tǒng)中極其重要的部分是操作站，在設(shè)計操作站時采用的是控制計算機即PC，然后充分運用運動控制卡的數(shù)據(jù)采集能力，對壓裝力以及壓裝位移實現(xiàn)準確的收集，在數(shù)據(jù)收集完成之后會按照程序?qū)嵭刑幚砉ぷ鳎筮M行A/D轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)上傳至運動控制卡，路過串口RS232以及控制計算機進行通訊，在PC的內(nèi)部實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，處理軟件是LabVIEW。通過I/O口，PC能夠啟動控制系統(tǒng)，也能夠終止控制系統(tǒng)。

2.柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)的實現(xiàn)方法

在設(shè)計方案完成之后，如何實現(xiàn)對柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)的控制是一個重要的研究內(nèi)容，因為不管是何種控制系統(tǒng)，其受控系統(tǒng)都不是絕對的，因此，提出對柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)的控制策略是非常具有必要性的。

在控制策略上，主要有五種控制方法，即PID控制、抗變換控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。PID控制目前在工業(yè)領(lǐng)域的運用較多，其抗變換性佳、可靠性高，并且極易進行調(diào)節(jié)，在算法上也比較簡單?？棺儞Q控制也就是經(jīng)常說的魯棒控制，應(yīng)用這一控制方法要充分運用到空間狀態(tài)模型，將其頻率設(shè)計方法當作根本依據(jù)，能夠卻保障控制對象的穩(wěn)定，防止過多的被外界所干擾，抗變換性控制主要方法有兩種，一種是代數(shù)方法，主要研究的是狀態(tài)矩陣，還可以通過研究特征多項式的方式；一種是頻域的方法，主要研究的是系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。模糊控制的出現(xiàn)比較早，主要解決的問題是控制系統(tǒng)的不確定性，近些年來，相關(guān)研究人員不斷的更新和改進，在抗變換性以及穩(wěn)定性上有了很大的進步。自適應(yīng)控制可以分為兩種方式，一種是模型參考的方式，一種是自校正的方式，這兩控制措施都比較適合在控制模型較慢、外界干擾較小的情況下使用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制目前是較為先進的系統(tǒng)控制方法，主要利用的是人的大腦結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的經(jīng)驗，這種方式具備較好的學(xué)習(xí)能力，在非線性系統(tǒng)以及很難進行建模的系統(tǒng)當中，是非常有必要進行采用的。

實際上，柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)屬于一種十分典型的非線性控制系統(tǒng)，PID控制、抗變換控制、模糊控制、自適應(yīng)控制以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制中，每一種控制策略單獨拿出來都無法做到完全適用于柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)，但是由于每種控制策略的優(yōu)勢不同，可以實現(xiàn)互補，因此，可以充分利用以上五種控制策略的優(yōu)勢建立新的控制策略，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補，提升控制系統(tǒng)的工作性能。

3.結(jié)語

綜上所述，本文對柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行了深入的探究，在本研究中，柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)在設(shè)計時一共有三個設(shè)計的核心，一方面是保證柔性化，一方面是確保質(zhì)量合格，一方面是增加抗干擾能力，針對這三個設(shè)計核心，本研究進行了柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)的總體設(shè)計，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，需要選取合適的控制策略，在現(xiàn)有的PID控制、抗變換控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制五種控制方法上進行結(jié)合與優(yōu)化?？傮w來說，本研究中的柔性伺服電子壓力機系統(tǒng)的柔性高、可靠性高，能夠提升加工質(zhì)量，促進工業(yè)發(fā)展。endprint