【正文】 量圖：圖32 平衡模型矢量圖圖32中和分別為兩個(gè)偏心齒圈的平衡力，并假定，角度分別為和，和為不平衡量，和為合成的平衡力。第二步2 個(gè)永磁直流電機(jī)一個(gè)正轉(zhuǎn)另一個(gè)反轉(zhuǎn)或一個(gè)反轉(zhuǎn)另一個(gè)正轉(zhuǎn),來調(diào)整2 個(gè)平衡塊與砂輪中心點(diǎn)連線的夾角大小,滿足補(bǔ)償平衡塊的質(zhì)量與砂輪不平衡質(zhì)量相等。 砂輪平衡技術(shù)的選擇方式(1) 固然需要一個(gè)平衡塊就夠了,但是運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較復(fù)雜,需要一些運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn),必然會(huì)占用較大的空間,使整個(gè)平衡頭尺寸增大。利用蝸輪蝸桿的鎖定功能,在平衡后使偏心齒圈鎖定。 題目研究內(nèi)容研究砂輪偏心的平衡方法及設(shè)計(jì)平衡裝置；研究砂輪不平衡信號(hào)的提取方法；研究建立砂輪動(dòng)平衡測控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法及其模型建立；控制算法研究測控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì) 工作量了解磨床砂輪磨削工作原理及平衡原理；硬件電路設(shè)計(jì)：（1）最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（2）檢測處理電路設(shè)計(jì)；（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；（4）人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)（1）軟件流程圖設(shè)計(jì)；（2）控制算法及程序設(shè)計(jì)。在動(dòng)平衡理論方面，西安交通大學(xué)的屈梁生院士的全息動(dòng)平衡技術(shù)將全息譜技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)平衡系統(tǒng)，從而有效的融合了轉(zhuǎn)子多向振動(dòng)信息，提高了平衡精度，并且已應(yīng)用到非對(duì)稱轉(zhuǎn)子的平衡，有些學(xué)者已提出了多種快速平衡技術(shù)即所謂的“無試加重”平衡方法，用測量的振動(dòng)特性來模擬系統(tǒng)，從而確定系統(tǒng)的不平衡量。一般工廠為了消除頻繁出現(xiàn)的磨削振痕，操作工人采取變換砂輪轉(zhuǎn)速及減小磨削進(jìn)給等辦法做多次往復(fù)磨削，這樣不但費(fèi)時(shí)，而且效果也不太理想。 本系統(tǒng)在線平衡的特點(diǎn)本系統(tǒng)的組成 本系統(tǒng)由振動(dòng)傳感器、控制微機(jī)和平衡頭組成。偶不平衡雖然不太大，但對(duì)于高精度加工的磨床來講，也是不可忽略的。這些振動(dòng)不僅僅影響到磨床的加工質(zhì)量，還會(huì)降低磨床的主軸壽命、砂輪壽命，增加砂輪修正次數(shù)及修整金剛石的消耗等。特別是因砂輪不平衡造成的徑向跳動(dòng)在磨削零件的表面會(huì)留下較大的振痕。 關(guān)鍵詞：傳感器 單片機(jī) 動(dòng)平衡 數(shù)學(xué)模型Design and Research Wheel Dynamic Balance Measurement and Control SystemAbstractGrinding wheel39。s balancing is one of the main factors of grinding accuracy, with the demand is higher and higher, solve the unbalance problem also grinding more urgent.The development of grinding wheel moved by online balance system, for purposes of measurement, the automatic balancing devices and an automatic balancing policy research, and divided mainly into the following aspects ：Grinding wheel moved up online balance of the technical trend of development, the significance of this research ；The move the motion and the online balance theory ；Designed the signal flow, introduced the signal that the sampling and digital processing, the quantity of unbalanced the algorithm ；The system 89C51 monolithic integrated circuits to the wheel whirling through detecting the balance of the vibration of a signal and a data processing, to determine the quantity of unbalanced, and control the size of the grinding wheel spinning along at his head in the balance of both don39。近年來，我國多家磨床制造廠相繼配備美國SBS系統(tǒng)于國產(chǎn)高檔磨床產(chǎn)品上?！—ァ　∧ゴ采拜喸谠诰€動(dòng)平衡校正的應(yīng)用為現(xiàn)代研磨工藝不可或缺的重要工程,當(dāng)磨床內(nèi)外環(huán)境振動(dòng)較好的時(shí)候,經(jīng)在在線動(dòng)平衡校正后的砂輪殘余振動(dòng)量,會(huì)比一般傳統(tǒng)手動(dòng)靜平衡效果再優(yōu)化一個(gè)數(shù)量級(jí),以峰到峰值(Peak to Peak)的量測基準(zhǔn)來評(píng)比,當(dāng)靜平衡后為3μm時(shí),綜合在線動(dòng)平衡校正作業(yè)的優(yōu)勢,研磨加工業(yè)者可獲得以下的經(jīng)濟(jì)利益:可大幅改善被研磨工件的真圓度、圓筒度和面粗度；可延長被研磨工件壽命、減少研磨燒傷裂損現(xiàn)象,并控制其低頻工作噪音；提高研磨加工精密度、穩(wěn)定性和批量一致性(CP值)；可延長傳統(tǒng)砂輪和金剛石砂輪修整裝置壽命；可確保磨床主軸與軸承壽命,延長磨床維修間隔,降低磨床維修成本。而且這種偶不平衡不可能用靜平衡的方法消除。振動(dòng)傳感器測得信號(hào)輸入控制微機(jī)后，微機(jī)發(fā)出信號(hào)從而控制平衡頭達(dá)到在線平衡的設(shè)定目標(biāo)。避免外界振動(dòng)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在糾正砂輪的動(dòng)態(tài)不平衡，提高加工件的表面磨削質(zhì)量和磨削精度，故只按磨床主軸轉(zhuǎn)速頻率范圍來過濾磨床的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)此頻率以外的附加振動(dòng)都忽略不計(jì)，如當(dāng)臨近機(jī)械以相同的頻率工作或產(chǎn)生相近頻率范圍的附加振動(dòng)信號(hào)。相較于國外，平衡機(jī)理論已日趨成熟，其制造技術(shù)達(dá)到較高水平，如德國的申克公司的通用，專用平衡機(jī)已經(jīng)形成系列化生產(chǎn)。書寫畢業(yè)論文專業(yè)譯文硬件電路圖設(shè)計(jì)本章小結(jié) 本小結(jié)說明論文的選題來源及意義，介紹砂輪在線動(dòng)平衡測控系統(tǒng)的目的和國內(nèi)外現(xiàn)狀。平衡塊的設(shè)計(jì)采用在齒輪的一側(cè)加工了7 個(gè)成軸對(duì)稱的小孔,這樣齒輪就有了最大的質(zhì)量偏心,依靠兩個(gè)偏心齒輪來平衡砂輪。方式(2) 雖然可以依靠蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)向心調(diào)節(jié),但是平衡塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中必須克服巨大的離心力,這會(huì)導(dǎo)致在驅(qū)動(dòng)平衡塊移動(dòng)位置時(shí),消耗很大的功率,需要選用較大功率的電機(jī),增大供電及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。即所謂的相位控制與幅值控制。其中（37） 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的目的是利用最短的時(shí)間使 假定與分別為兩個(gè)偏心齒圈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制電壓，則可得到平衡模型的方框圖如圖33：圖33 平衡模型方框圖本章小結(jié)為了分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng),我們需針對(duì)平衡頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立數(shù)學(xué)模型,可以通過電機(jī)電勢平衡方程式和拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)平衡方程式建立其位置控制系統(tǒng)模型,進(jìn)而依據(jù)平衡機(jī)理依據(jù)平衡機(jī)理,分析建立起平衡模型并繪制方框圖。AT89系列單片機(jī)是以8031為內(nèi)核，結(jié)合ATMEL公司自己的技術(shù)優(yōu)勢構(gòu)成的，它和MCS51是 兼容系列?？刂七壿嬛饕ǘ〞r(shí)和控制邏輯、指令寄存器 、譯碼器以及地址指針DPTR和程序寄存器PC等。除此之外，還可以在片外擴(kuò)展RAM和ROM，并且各有64KB的尋址范圍。而80H～FFH是專門用于特殊功能寄存器（SFR）的區(qū)域。GND——接地。P0口（作為總線時(shí)）能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。在編程/校驗(yàn)期間，接收高位字節(jié)地址。中斷：——INT0外部中斷0，輸入。在振蕩器工作時(shí)，在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。ALE可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這4個(gè)口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理：當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出。 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是單片機(jī)的重要組成部分。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 　　CS:芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許 8255與CPU進(jìn)行通訊。39。表41 ZCC200系列技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) ZCC2014mm圖44 OP07芯片OP07芯片引腳功能說明：1和8為偏置平衡（調(diào)零端），2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接地，5空腳，6為輸出，7接電源OP07是一種高精度單片運(yùn)算放大器，具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。一般由集成運(yùn)放與RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于集成運(yùn)放的增益和輸入阻抗都很高，輸出阻抗很低，我們采用的有源帶通濾波器還兼有放大與緩沖作用。 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。D7－D0為數(shù)字量輸出線。 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。通過調(diào)節(jié)Rw可以調(diào)節(jié)光電頭和轉(zhuǎn)子的距離來實(shí)現(xiàn)。圖412 報(bào)警電路電路工作時(shí)，單片機(jī)給它一個(gè)低電壓通過三極管截止，不發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)給它一個(gè)高電壓通過三極管導(dǎo)通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其功能模塊如表43所示。2.其內(nèi)部含有譯碼器，有兩種譯碼方式，可直接接受16進(jìn)制碼。 HD7279A采用串行方式與微處理器通訊，串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測量、比較和執(zhí)行。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。如何解決這個(gè)矛盾，可以根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況，在控制系統(tǒng)中插入“校正網(wǎng)絡(luò)”，矛盾就可以得到較好解決。如果過程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化，PID參數(shù)就可以重新整定。這個(gè)方法會(huì)引起 擾動(dòng)，所以基于模型的PID參數(shù)自整定在工業(yè)應(yīng)用不是太好。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)被控對(duì)象的特性和控制要求，可以選擇其結(jié)構(gòu)，形成不同形式的控制器，如比例（P）控制器，比例積分（PI）控制器，比例微分（PD）控制器等。（3）微分環(huán)節(jié)的作用：有助于系統(tǒng)減小超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間，從而改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此，需要由數(shù)字PID位置式導(dǎo)出數(shù)字PID控制算法的增量式。（3）采用增量式算法時(shí)所用的執(zhí)行器本身都具有保持功能，即使計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，執(zhí)行器仍能保持在原位，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成惡劣影響。其整定步驟如下：（1）斷開數(shù)字控制器，讓系統(tǒng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)，并使之穩(wěn)定，然后突然改變給定值，給被控對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)；（2）記錄被控參數(shù)在階躍輸入下的整個(gè)變化過程曲線；如圖55所示OtTpty(t)圖55 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法（3）在曲線最大斜率處作切線，求出等效的滯后時(shí)間t和等效時(shí)間常數(shù)Tp，以及它們的比值Tp/t（4）按照表51，由t，Tp，Tp/t值的求出數(shù)字控制器的T，Kp，Ti和Td。本文工作的總結(jié)：1. 自動(dòng)平衡技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，分析了砂輪自動(dòng)平衡的主要難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，闡述了本文的研究意義；2. 設(shè)計(jì)通過磁電式速度傳感器采集磨床主軸的振動(dòng)信號(hào)，通過濾波，放大等電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行 整理，再通過數(shù)字電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、分析和處理。 2010年6月附錄1：程序清單 ORG 0000H LJMP START ORG 0030HZXBDZ: DB 3FH,06H,5BH,4FH 。 4,5,6,7 DB 7FH,6FH,77H,40H 。從課題的選擇方案的擬定、硬件和軟件的設(shè)計(jì)直到論文的撰寫，馬老師都給我了極大的幫助與指導(dǎo)。本章詳細(xì)介紹了PID控制的工作原理和特點(diǎn)，根據(jù)砂輪動(dòng)平衡特點(diǎn)制定了PID控制算法，并舉例說明了PID的參數(shù)整定方法中擴(kuò)充響應(yīng)曲線法。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。它只需要保持三個(gè)采樣時(shí)刻的偏差值。 PID調(diào)節(jié)器的數(shù)字化 典型的PID模擬控制系統(tǒng)如圖53所示，圖中是輸入量（給定值）, 為反饋量，為輸出量，PID調(diào)節(jié)器的輸入輸出關(guān)系為 （55） 式中：誤差信號(hào)，是調(diào)節(jié)量的輸出信號(hào)，是調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，和分別是積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)，M是偏移量。圖53 PID階躍響應(yīng)曲線從圖中可以看出，當(dāng)偏差發(fā)生變化時(shí)，微分環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)趨于無窮的控制作用，調(diào)整系統(tǒng)輸出來減小偏差的變化，偏差變化的越快，就越大。另外，由于基于控制律的系統(tǒng)沒有成熟的穩(wěn)定性分析方法，參數(shù)整定可靠與否存在很多問題?！　≡诠S，總是能看到許多回路都處于手動(dòng)狀態(tài)，原因是很難讓過程在“自動(dòng)”模式下平穩(wěn)工作。PID調(diào)節(jié)器實(shí)際是一個(gè)放大系數(shù)可自 動(dòng)調(diào)節(jié)的放大器，動(dòng)態(tài)時(shí)，放大系數(shù)較低，是為了防止系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào)與振蕩。圖51 反饋控制原理圖一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)要能很好地完成 任務(wù)，首先必須工作穩(wěn)定，同時(shí)還必須滿足調(diào)節(jié)過程的質(zhì)量指標(biāo)要求?！　∵@個(gè)理論和應(yīng)用自動(dòng)控制的關(guān)鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。 HD7279A的指令的結(jié)構(gòu)類型：不帶數(shù)據(jù)的純指令、指令寬度為8個(gè)BIT，即微處理器的8個(gè)CLK脈沖，執(zhí)行此命令時(shí)，HD7279A的DATA端在第7個(gè)CLK脈沖上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并與第8個(gè)脈沖的下降沿回復(fù)為輸入狀態(tài)，并等待接收下一個(gè)指令。表45 HD7279A功能引腳引腳