柔性伺服電子壓力機系統設計與實現

欒樹棟

0.引言

在進行機械裝配時，零件之間需要采用某種方式進行聯接，采用過盈連接的方式連接零件必須要使用準確的裝配方法，因此，如何判定裝配件的合格性實現在線質量控制是目前需要研究的問題，另外，連接件裝配質量受很多因素的影響，過盈聯接零件不同、零件的大小與尺寸不同在進行過盈連接裝配時會產生不同的特性，這樣就會導致應力結構的改變從而起到影響作用。因此，要求加裝機具備很高的柔性，從而滿足零件的裝配要求。

1.柔性伺服電子壓力機系統的設計方案

在進行柔性伺服電子壓力機系統設計時，控制系統的設計核心有三個方面，一方面是保證柔性化，一方面是確保質量合格，一方面是增加抗干擾能力。柔性化，就是在壓裝力不同的情況下壓裝件依然能夠具備很好的適應能力。確保質量合格需要在壓力機工作的過程中，對相關數據進行實時采集，包括壓裝力、壓裝位移，然后和原先設定的數據進行比較從而保障質量。

控制系統的組成部分包括控制計算機（PC）、運動控制卡、串口RS232、伺服驅動系統、絲杠上下限位傳感器、壓力傳感器、編碼器、AC伺服電機、數據采集卡、打印機、顯示器。十一個部分組成，壓力傳感器和編碼器以及絲杠上下限位傳感器會發送數據到數據采集卡上，串口RS232和數據采集卡相互傳遞，與控制計算機相互連接，具體控制方案如下所示：控制系統中極其重要的部分是操作站，在設計操作站時采用的是控制計算機即PC，然后充分運用運動控制卡的數據采集能力，對壓裝力以及壓裝位移實現準確的收集，在數據收集完成之后會按照程序實行處理工作，之后進行A/D轉換，再將轉換完成的數據上傳至運動控制卡，路過串口RS232以及控制計算機進行通訊，在PC的內部實現數據處理，處理軟件是LabVIEW。通過I/O口，PC能夠啟動控制系統，也能夠終止控制系統。

2.柔性伺服電子壓力機系統的實現方法

在設計方案完成之后，如何實現對柔性伺服電子壓力機系統的控制是一個重要的研究內容，因為不管是何種控制系統，其受控系統都不是絕對的，因此，提出對柔性伺服電子壓力機系統的控制策略是非常具有必要性的。

在控制策略上，主要有五種控制方法，即PID控制、抗變換控制、模糊控制、自適應控制、人工神經網絡控制。PID控制目前在工業領域的運用較多，其抗變換性佳、可靠性高，并且極易進行調節，在算法上也比較簡單。抗變換控制也就是經常說的魯棒控制，應用這一控制方法要充分運用到空間狀態模型，將其頻率設計方法當作根本依據，能夠卻保障控制對象的穩定，防止過多的被外界所干擾，抗變換性控制主要方法有兩種，一種是代數方法，主要研究的是狀態矩陣，還可以通過研究特征多項式的方式；一種是頻域的方法，主要研究的是系統的傳遞函數。模糊控制的出現比較早，主要解決的問題是控制系統的不確定性，近些年來，相關研究人員不斷的更新和改進，在抗變換性以及穩定性上有了很大的進步。自適應控制可以分為兩種方式，一種是模型參考的方式，一種是自校正的方式，這兩控制措施都比較適合在控制模型較慢、外界干擾較小的情況下使用。人工神經網絡控制目前是較為先進的系統控制方法，主要利用的是人的大腦結構以及相關的經驗，這種方式具備較好的學習能力，在非線性系統以及很難進行建模的系統當中，是非常有必要進行采用的。

實際上，柔性伺服電子壓力機系統屬于一種十分典型的非線性控制系統，PID控制、抗變換控制、模糊控制、自適應控制以及人工神經網絡控制中，每一種控制策略單獨拿出來都無法做到完全適用于柔性伺服電子壓力機系統，但是由于每種控制策略的優勢不同，可以實現互補，因此，可以充分利用以上五種控制策略的優勢建立新的控制策略，這樣能夠實現優勢互補，提升控制系統的工作性能。

3.結語

綜上所述，本文對柔性伺服電子壓力機系統的設計與實現進行了深入的探究，在本研究中，柔性伺服電子壓力機系統在設計時一共有三個設計的核心，一方面是保證柔性化，一方面是確保質量合格，一方面是增加抗干擾能力，針對這三個設計核心，本研究進行了柔性伺服電子壓力機系統的總體設計，為了能夠實現對整個系統的控制，需要選取合適的控制策略，在現有的PID控制、抗變換控制、模糊控制、自適應控制、人工神經網絡控制五種控制方法上進行結合與優化。總體來說，本研究中的柔性伺服電子壓力機系統的柔性高、可靠性高，能夠提升加工質量，促進工業發展。endprint