多股簧數(shù)控加工機(jī)床張力控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、多股螺旋彈簧（簡稱多股簧）是由鋼索（多根鋼絲按單層或多層同向捻制而成）繞制而成的圓柱螺旋彈簧。比普通單股彈簧強(qiáng)度高、使用壽命長、可靠性高、減振效果更好，但多股簧的設(shè)計和制造過程非常復(fù)雜，在民用產(chǎn)品上的應(yīng)用較少，一般僅在軍事裝備中使用。近年來，隨著民用產(chǎn)品的安全性，可靠性和穩(wěn)定性受到重視，多股簧在民用市場上的應(yīng)用正逐興起。為此，提高多股簧的加工效率、合格率，降低制造成本對多股簧推廣應(yīng)用的意義重大。而在多股簧的加工過程中，造成產(chǎn)品不合格的主

2、要因素是鋼絲張力的不一致。
　　本文以提高多股簧加工過程中鋼絲張力的控制精度為目標(biāo)，在多股簧數(shù)控加工機(jī)床的張力控制系統(tǒng)的設(shè)計、系統(tǒng)特性、張力控制算法以及張力控制系統(tǒng)的實現(xiàn)等方面開展了研究。本文的主要內(nèi)容如下：
　　①針對多股簧加工過程中的張力控制需求，提出了多股簧數(shù)控機(jī)床張力控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。并基于張力控制系統(tǒng)的方案完成了對機(jī)床張力控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制電路的設(shè)計。
　　②針對多股簧數(shù)控加工機(jī)床的張力控制，建立

3、了張力控制的理論模型：放線端動力學(xué)模型、張力產(chǎn)生機(jī)理模型以及鋼絲間張力相互作用機(jī)制模型。通過Simulink搭建的多輸入多輸出系統(tǒng)模型的仿真，驗證了多股簧加工過程中鋼絲張力的時變性和相互影響等特點(diǎn)。并對機(jī)床樣機(jī)的張力控制系統(tǒng)的特性進(jìn)行了試驗研究，發(fā)現(xiàn)作用在線盤上的阻力矩的磁滯效應(yīng)較大；檢測裝置受到自身重力分量和離心力的影響；鋼絲張力波動隨加工工藝參數(shù)的增大而增大。
　?、刍诙喙苫蓴?shù)控加工機(jī)床張力控制系統(tǒng)的特性，以不同的硬件資源為

4、運(yùn)算核，設(shè)計了基于上位機(jī)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)和基于下位機(jī)的PI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PINN）控制結(jié)構(gòu)。并通過與不同工藝參數(shù)下不同控制方法（增量式PI、PI-PSO、MPIDNN）的試驗結(jié)果的對比分析，驗證了本文設(shè)計的兩種算法的有效性。對比這兩種算法得出，基于下位機(jī)的PINN控制算法經(jīng)濟(jì)性較好；而基于上位機(jī)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制精度更高。
　?、芑诙喙苫蓴?shù)控加工機(jī)床張力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及對控制系統(tǒng)的需求，提出了基于上、下位機(jī)主從模式的張力控