汽车警示喇叭深度测量与调整系统设计

摘要

汽车警示喇叭动静衔铁间隙大小决定喇叭音质，喇叭成品为全密封型以保证音质，不允许调整。所以，装配时确定壳体静衔铁深度合格与否对保证间隙大小起关键作用。为此，企业对壳体深度测量这一重要环节极为重视。汽车警示喇叭深度测量与调整系统作为喇叭生产企业必备的检测设备，对提高产品性能、生产效率以及降低原料损耗方面起到不可替代的作用。目前，我国汽车零部件企业大都采用人工检测，或利用单片机控制和气动技术对深度进行分别测量与调整，不仅成本高、效率低、精度差、不稳定、延误生产自动化，同时存在安全隐患。为解决上述弊端，本文设计了一套基于PLC和HMI监控融合的深度自动测量与伺服调整系统，并对系统涉及的各类技术进行了深入的研究。
　　首先，本文针对须解决的上述问题和系统应用要求，提出了总体方案和设计目标，针对系统各部分间如何稳定集成的问题，提出了系统工作台及其执行装置设计，气动执行装置及其控制回路设计方案。阐述了以可编程控制器(PLC)和人机界面(HMI)为基础的主控单元的设计方案。
　　其次，本文根据测量系统技术要求，通过被测对象简化模型，对测量方法和测量元件进行设计，以此为基础确定测量方案;并详述了测量元件与PLC的通讯连接、软件设计以及HMI操作界面设计方案，并对自动测量系统工作性能进行了实例验证。
　　最后，本文针对调整系统设计目标，提出了伺服调整设计方案，设计了以永磁交流同步电动机和行星滚柱丝杠组成的电动执行装置为主的伺服调整系统，通过建立系统数学模型，设计了伺服系统三闭环控制器，并着重研究了以自适应模糊PID控制为核心的多模态位置控制策略，同时通过仿真实验，对伺服调整系统进行了控制性能研究。
　　该系统经实验证明，运行稳定、测量和调整精度高，测量精度满足0.01mm，调整精度达0.02mm，测量和调整准确率高达99.8％，提高整机效率40％以上。该系统具有卓越的控制功能和友好的交互界面，同时对提高检测效率、改善产品品质、降低损耗等方面具有重要意义。目前，优化后的产品通过验证，已投入生产。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 深度测量与调整系统的研究现状

1．2．1 位移测量技术研究现状

1．2．2 微位移调整技术的研究现状

1．3 伺服系统及其智能控制技术的研究现状

1．3．1 伺服系统及其应用

1．3．2 伺服系统的智能控制

1．4 课题来源及主要研究内容

第2章 总体设计

2．1 概述

2．2 总体设计思路

2．2．1 总体设计目标

2．2．2 工作原理及设计方案

2．2．3 系统基本构成

2．3 工作台设计

2．3．1 工作台结构设计

2．3．2 工作台执行元件设计

2．3．3 工作台传动机构设计

2．4 气动执行装置与PLC控制

2．4．1 气动执行元件和气动控制元件的设计

2．4．2 气动运动过程分析与回路设计

2．5 主控单元设计

2．5．1 操作显示装置设计

2．5．2 过程控制装置设计

2．5．3 主控单元资源分配

2．5．4 主控单元软件设计

2．6 本章小结

第3章 测量系统设计

3．1 设计目标及技术要求

3．2 测量系统基本组成

3．3 测量方案设计

3．3．1 测量对象结构分析

3．3．2 测量装置设计

3．3．3 测量元件工作原理

3．3．4 测量方法设计

3．4 测量系统的通讯连接与界面设计

3．4．1 测量装置与PLC的通讯连接

3．4．2 测量系统PLC部分程序设计

3．4．3 测量系统HMI界面设计

3．4．4 测量系统性能分析

3．5 本章小结

第4章 伺服调整系统设计

4．1 伺服调整系统设计基本思想

4．1．1 伺服调整系统设计目标

4．1．2 伺服调整系统设计方案

4．2 伺服调整系统硬件设计

4．2．1 伺服电动执行器传动机构设计

4．2．2 伺服电动执行元件设计

4．3 调整系统的模型建立

4．3．1 正弦波伺服交流同步电动机数学模型

4．3．2 行星滚柱丝杠副数学模型

4．4 伺服调整系统控制策略设计

4．4．1 自适应模糊PID控制技术的特点

4．4．2 永磁交流同步电动机内环控制器设计

4．4．3 伺服调整系统外环控制器设计

4．4．4 伺服调整控制系统仿真

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢