基于嵌入式平台的数控铣削加工递阶智能控制器研究

摘要

现代制造业逐步由单品种多批量生产转向多品种少批量生产，这对数控机床的性能提出了越来越高的要求。一般情况下，数控机床根据事先编制好的NC程序进行加工，程序中的工艺参数(如切削速度、切削深度、进给速度等)通常是依据机械加工手册或操作者经验来确定，这样的加工过程很难根据实际情况进行调整，在很大程度上影响了数控机床加工潜力的发挥和切削效率的提高。本文针对数控加工所存在的这种问题，引入嵌入式系统和递阶智能控制方法，对适用于数控铣削加工的智能控制器进行了开发研究，为实现加工参数的实时优化控制探求一条途径。 主要研究内容和成果如下： 1.在分析主轴电机功率与铣削工况的映射关系的基础上，通过分析模糊控制的原理与结构，综合数控铣削加工的特点，研究了以主轴功率为约束、以进给倍率为控制对象的自适应模糊控制方法，并建立了相应的控制规则。 2.依据嵌入式系统设计原理，以数控铣削加工为研究对象，开发了具有主轴功率反馈的基于嵌入式单片机ATmega128的控制平台，并研究出以霍尔电流传感器、电压传感器和功率信号采集芯片为基础的主轴功率实时采样方法。 3.在分析数控铣削加工模糊控制流程的基础上，采用模块化方法对智能控制器的软件系统进行设计。智能控制器以查表的方式完成模糊推理过程，较好地达到加工参数的实时优化，实现了铣削过程中刀具和主轴电机的保护，为数控加工过程的智能控制研究提供了参考。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1课题来源

1.2课题研究的背景及意义

1.3相关技术及研究现状

1.3.1数控加工过程的智能控制方法

1.3.2模糊控制

1.3.3嵌入式系统

1.4主要研究内容

第2章铣削加工过程的递阶智能控制方法研究

2.1铣削加工的递阶控制结构

2.2递阶控制方法的实现

2.2.1主轴功率采样方法

2.2.2智能控制方法的引入

2.3模糊控制方法

2.3.1模糊控制的原理

2.3.2模糊控制的特点

2.3.3模糊控制器的组成

2.4模糊控制器的设计

2.4.1模糊控制的自适应方法

2.4.2控制规则设计

2.4.3控制器实现方法

2.5本章小结

第3章嵌入式AVR控制器平台的设计研究

3.1控制器平台的选择

3.2嵌入式系统的定义与分类

3.2.1定义

3.2.2分类

3.3 AVR单片机的嵌入式系统开发环境

3.3.1嵌入式平台的选择

3.3.2电路布线开发环境

3.3.3软件开发环境

3.4本章小结

第4章基于AVR单片机的智能控制器硬件系统设计

4.1硬件系统的需求分析

4.2功率采集芯片及工作原理

4.3系统电路原理与接口设计

4.3.1系统电路原理

4.3.2硬件系统的电路设计

4.4本章小结

第5章控制器的实现及实验研究

5.1控制器的软件设计

5.2控制器的开发实现

5.3加工控制实验及结果分析

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果