基于DSP的GMA驱动的车削加工控制系统研究与设计

摘要

在当代工业技术迅速发展的几十年里，高科技、高精度、高效率的机械设备已进入人类社会的生产制造领域中，众所周知高精度的生产制造设备决定了一个国家的制造业水平，特别是车削加工行业，对其加工精度要求也是越来越高。所以，为了满足这样的要求，需要寻找这样的驱动部件，而超磁致伸缩致动器(GMA)在这些方面的性能均能满足要求。本文将GMA运用于车削加工中代替由音圈电机等驱动的刀架执行机构，使车削加工的精度又上升了一个数量级，能够适应对零部件精度要求很高的车削加工中去。
　　本文首先研究GMA的特性，建立J-A磁滞模型并加以改进和建立GMA动力学模型以及车削加工动力学模型。结合数控机床的结构设计GMA驱动的车削加工系统，针对车削加工系统采用GMA进行驱动，以提高车削加工精度。并采用TMS320F2812芯片为DSP内核设计整个控制系统。其次，对GMA驱动的车削加工控制系统硬件进行相关电路的设计。再次，设计整个GMA驱动系统的逆变电路，并对其控制方式进行设计。最后，基于CCS(Code Composer Studio)软件进行GMA驱动的车削加工控制系统程序设计。
　　本设计的整体思路为:通过DSP控制系统产生四路PWM驱动信号，然后通过驱动放大电路来控制逆变电源的电源输出，使逆变电源输出所需要的驱动电流，进而来控制GMA驱动器工作，带动车刀产生进给位移，从而实现对零部件的加工工作。本文在研究GMA工作特性上，不仅分析了预应力和温度对GMA输出位移的影响，还考虑了工件对车刀的反作用力进而这种力反馈到GMA系统中去对GMA输出位移的影响。本文将GMA运用于车削加工工作的驱动系统上，提高了车刀进给位移控制精度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 GMA驱动的车削加工系统研究现状

1．3 本文的主要研究内容

1．4 拟采取的技术措施和办法

1．5 本文的章节安排

1．6 本章小结

2 GMA驱动系统建模与仿真分析

2．1 GMA组成结构

2．2 超磁致伸缩致动器磁滞效应

2．3 超磁致伸缩致动器动力学特性

2．4 GMA车削加工动力学模型

2．5 GMA磁滞模型验证

2．6 GMA动力学模型验证

2．7 本章小结

3 GMA驱动的车削加工控制系统硬件设计

3．1 车削加工工作机理

3．1．1 车削加工过程

3．1．2 车削加工控制技术

3．2 硬件总体结构

3．2．1 TMS320C28X芯片简介

3．2．2 TMS320F2812芯片主要性能

3．3 TMS320F2812最小系统设计

3．3．1 最小系统原理框图

3．3．2 最小系统相关模块设计

3．3．3 最小系统外围电路设计

3．4 本章小结

4 GMA驱动系统逆变电源设计

4．1 逆变电源的整体设计

4．2 逆变器的整体设计

4．3 逆变器的特性研究

4．4 GMA逆变电源的仿真研究与分析

4．5 本章小结

5 GMA驱动的车削加工控制系统程序设计

5．1 CCS软件简介

5．1．1 CCS软件开发环境简介

5．1．2 CCS软件开发流程

5．2 DSP主控制程序设计

5．3 数据加工程序设计

5．4 模糊PID控制程序设计

5．5 SPWM波生成程序设计

5．6 GMA车削加工仿真研究

5．7 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间科研成果