预紧力可控电主轴控制系统研究

摘要

本文在国家自然科学基金项目“最佳预紧力电主轴振动控制技术研究”(50475073)的基础上，着重研究了以下内容： 设计了预紧力可控的实验主轴和由液压系统驱动的主轴预紧力加载装置，并分析了该加载装置的性能。通过设计测试软件，得出了该装置的摩擦特性。分析了比例电磁阀的电流．压力特性，结合上位机软件建立了实验主轴的预紧力开环控制系统。 建立了包括测速传感器、单片机、功率放大器、比例电磁阀和预紧力作动器的主轴预紧力控制硬件系统。该系统利用压力传感器反馈系统压力并采用数字增量式PID控制算法实现了主轴预紧力的闭环控制，并对控制系统的性能进行了分析。开发了以PWM方式驱动的比例电磁阀的开关型功率放大器，实验表明该开关功放线性度较好，能都满足控制系统需要。 开发了基于PC的控制软件。该软件既能向硬件系统输入预紧力控制策略，又能通过硬件系统测试不同预紧力和转速下的主轴温度和轴端位移量。因此，该系统既能根据主轴转速施加相应的预紧力，又能够根据实验结果确定预紧力的最佳值。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内研究现状

1.3国外研究现状

1.4预紧控制的研究现状

1.5论文工作的提出

1.6论文的内容安排

第二章电主轴预紧力控制系统分析

2.1概述

2.2预紧力加载装置

2.2.1预紧力作动器的设计

2.2.2预紧力作动器的工作原理

2.2.3液压系统设计

2.3预紧力开环控制系统

2.3.1套筒摩擦力

2.3.3比例电磁阀

2.3.3预紧力开环控制系统

3.4预紧力闭环控制系统

2.4.1 PID控制概述

2.4.2数字PID控制算法

3.4.3数字PID参数的整定

2.5本章小结

第三章电主轴预紧力控制硬件系统

3.1概述

3.2采集控制电路设计

3.2.1核心控制器的选择

3.2.2 A/D转换器的选择

3.2.3定时计数器的选择

3.2.4信号采集电路的设计

3.3电磁阀功率放大器的设计

3.3.1功放的选择

3.3.2功放的工作原理

3.3.3自举电路的设计

3.3.4线性度测试

3.4传感器的选择

3.4.1压力传感器

3.4.2温度传感器

3.4.3位移传感器

3.4.4速度传感器

3.5通讯方式的选择

3.6本章小结

第四章电主轴预紧力控制软件系统

4.1概述

4.2单片机软件设计

4.2.1通信模块的设计

4.2.2数据采集模块的设计

4.2.3 PWM模块的设计

4.2.4控制模块的设计

4.3上位机软件设计

4.3.1参数输入模块的设计

4.3.2数据采集模块的设计

4.3.3数据处理模块的设计

4.3.4串口通信模块的设计

4.4本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

作者简介