【正文】 從熱和力的角度對(duì)小截面方管與胎具問(wèn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 45 (3)所設(shè)計(jì)的高精度數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)，軟硬件結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行可靠，精度高，在應(yīng)用中獲得了良好的效果。 5 結(jié)論 (1)作者所設(shè)計(jì)的雙模智能控制器，既利用了模糊控制在誤差較 大時(shí)調(diào)節(jié)快 的優(yōu)點(diǎn)，又利用了傳統(tǒng) PID 控制在誤差小時(shí)的調(diào)節(jié)精度高的優(yōu)勢(shì)，提高了高精度數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度和定位精度。 絕對(duì)誤差為 5 4 1000／ 100000= turn （工作臺(tái)邊緣，工作臺(tái)直徑為 1000 mm）。由此可知其 理論位置控制。從三條誤差曲線可看出，其共同趨勢(shì)是，在指令突變時(shí)， 誤差曲線也變化劇烈， 容易產(chǎn)生振蕩。誤差通過(guò)檢測(cè)光電編碼器位置反饋與給定量的差值得到。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 43 從計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)論來(lái)看，文中提出的方法能有效地協(xié)調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài) 特性 之間的矛盾，滿足了系統(tǒng)對(duì) 位置控制的要求。模糊控制響應(yīng)快，但穩(wěn)態(tài)精度低。 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 雙?？刂破鞣抡婵刂平Y(jié)果 為了檢驗(yàn)雙?？?制器的控制效 ,對(duì)其進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，作為對(duì)照，把經(jīng)典 PID 控制、模糊控制和雙模協(xié)調(diào)控制都集中在一起，便于比較 .圖 4 是系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的仿真結(jié)果。 在傳統(tǒng)的單任務(wù)控制系統(tǒng)機(jī)制中，單循環(huán)是主要的結(jié)構(gòu)，所有的模塊整體運(yùn)作，但實(shí)際上每一個(gè)模塊有不同的執(zhí)行頻率，在 這樣的結(jié)構(gòu)中去滿足復(fù)雜的時(shí)間協(xié)調(diào)要求是非常困難的。根據(jù)控制精度的要求，控制循環(huán)的時(shí)間間隔定為 5ms，所以，在系統(tǒng)中，影響位移速度的因素是在每一個(gè)控制循環(huán)中的脈沖數(shù)量，脈沖循環(huán)的周期是非常短的（毫秒級(jí)），甚至在每一個(gè)控制循環(huán)中，移動(dòng)速度隨偏 差不同，但是在顯微鏡中的執(zhí)行結(jié)果是平穩(wěn)的移動(dòng)速度。即 速度控制 在每一個(gè)控制循環(huán)中，電腦輸出脈沖給每一根軸，對(duì)于每一個(gè)脈沖輸出， 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 比伺服電動(dòng)機(jī)快一步，一個(gè)脈沖代表一個(gè)位置命令，脈沖頻率代表軸的移動(dòng)速度，脈沖數(shù)量代表位移量。其表達(dá)式如下 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 41 將所確定的隸屬函數(shù)在誤差論域點(diǎn)離散化，取 =，則不同誤差域控制器的作用強(qiáng)度如表 1所示。把總的控制作用最后通過(guò)對(duì)兩個(gè)控制器的加權(quán)合成來(lái)得到。 把 PID控制器稱(chēng)為 A，模糊控制器稱(chēng)為 B，把誤差大小依次分成七個(gè)等級(jí) E={6，5,4,3,2,1,0}。常規(guī)的變結(jié)構(gòu)控制是一個(gè)非 0即 1的精確選擇，但實(shí)際上，不同控制器在不同誤差域都是有 定效果的，差別僅在于控制性能的好壞而已，因此絕對(duì)地選擇控制器將會(huì)丟失有用的控制信息。結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)，作者采用了加權(quán)合成算法的智能雙模模糊 PID控制器。 傳統(tǒng)的比例積分微分控制器 (PID)智能化 程度不高，其參數(shù)整定后就不再改變，自適應(yīng)能力差，對(duì)于高度非線性、時(shí)變的系統(tǒng)不能滿足控制要求，但 PID控制器在小偏差范圍內(nèi)有較高的控制精度。再加上交流電機(jī)是一個(gè)高階次、強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變的非線性控制對(duì)象，尤其是調(diào)速方式更增加了其動(dòng)態(tài)過(guò)程的復(fù)雜性。 智能雙模控制算法 在數(shù)控 焊接變位機(jī)的位置控制中 ,由于系統(tǒng)傳動(dòng)鏈中有的運(yùn)動(dòng)副如齒輪等存在間隙或失動(dòng)量 ,使得變位機(jī)的位移與指令之間出現(xiàn)非線性關(guān)系。 2 控制結(jié)構(gòu)及算法 控制結(jié)構(gòu) 按伺服系統(tǒng) 的反饋控制方式來(lái)分，可分為開(kāi)環(huán)控制、半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制三種方式。作者選用了交流伺服控制系統(tǒng)，并采用工業(yè)控制計(jì) 算機(jī)作為核心，應(yīng)用全閉環(huán)控制方案，保證在惡劣條件下系統(tǒng)的控制精度與工作可靠性。高精度數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)必須具有合理的體系結(jié)構(gòu)、較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力、良好的信息融合控制功能，以及開(kāi)放的軟硬件接口。弧焊機(jī)器人在國(guó)外已經(jīng)批量化，價(jià)格相對(duì)較低，而與機(jī)器人相配套的數(shù)控變 位系統(tǒng) 卻因加工對(duì)象而異，多屬單件生產(chǎn)，因此價(jià)格往往是機(jī)器人本身價(jià)格的 3～ 7倍。它不僅能提高焊接生產(chǎn)率、產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和可靠性、加工柔性和制造精度，而且還能改善工人的勞動(dòng)環(huán)境， 降低勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控焊接變位機(jī)；智能雙?？刂破鳎粚?shí)時(shí)多任務(wù)控制系統(tǒng) ；弧焊機(jī) 器人 0 序言 近年來(lái)，為了適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求，生產(chǎn)商頻繁地更換產(chǎn)品的品種和批量，這就對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化程度和柔性化程度提出了很高要求。作者對(duì)實(shí)時(shí)控制軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)時(shí)性要求進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，提出了基于 DOS(Disk operation system)系統(tǒng)下的高精度數(shù)控焊接變位機(jī)多任務(wù)實(shí)時(shí)控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。 本論文是在劉琨明老師及其院里老師的悉心幫助，指導(dǎo)下完成的， 在此表示真誠(chéng)的謝意！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 37 附件 1 外文資料翻譯 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 38 外文資料翻譯 1 高精度數(shù)控焊接變位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 石 圩 ，樊 丁 ，陳 劍 虹 摘 要 ： 研制弧焊機(jī)器人用數(shù)控焊接變位機(jī)對(duì)弧焊機(jī)器人柔性加工單元 ( WE MC)的設(shè)計(jì)具有重要的意義。它涵蓋面很廣，涉及了機(jī)械的所有內(nèi)容，是培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才的一次綜合訓(xùn)練。 此次論文設(shè)計(jì)采用的機(jī)座和箱體的設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)公式和比照的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 底座和箱體的一些結(jié)構(gòu)和尺寸，如壁厚，凸緣寬度，肋板厚度等，對(duì)機(jī)座和箱體的工作能力，材料消耗，質(zhì)量和成本，均有重大的影響。 底座和箱體的結(jié)構(gòu)尺寸和大小，決定于安裝在它的內(nèi)部或外部的零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置，受力與運(yùn)動(dòng)情況等。 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 需要的功率是 選擇額 定功率是 直流電動(dòng)機(jī) Z322 額定轉(zhuǎn)速是 1500r/min 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i= 選擇同步帶 確定計(jì)算功率 caP 由文獻(xiàn) [3]得工作情況系數(shù) AK = caP = AK ? P=? = （ 388） 選擇同步帶帶型 由 Pca ， n 查文獻(xiàn) [3]表 411 選擇 L 型，即輕型 Zmin 14, 取 Z1 =20 Z2 =? 20=28 則 bP = 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 26 計(jì)算帶輪節(jié)圓直徑 ? 11 ZPd b ?? = ? ? = （ 389） 2d = ? 2ZPb? = ? ? = （ 390） 計(jì)算帶長(zhǎng) Lp =2? a0 ?cos? + ? ?2 21 dd ??? + ? ?180 12 dd ????? （ 391） 要求： ? ?21 dd ?? ?? 0a ? ?212 dd ?? （ 392） 即 102mm 0a? ? mm 取 a0 =200mm ? =arcsin add2 12? =? （ 393） 則 Lp =2 ?? + ? ? ?? /2+ ? ? ??? /180 = inv? =122ZZ ZZb ???? = 2028 2866??? = （ 394） ?? ? 實(shí)際中心距 ? ??? c o s2 120 ZZPa b ??? = （ 395） 帶輪傳動(dòng)額定功率 ZKP? 0PKW （ 396） ZK =1 WK =0????????ssbb =1 （ 397） b 0s = bs 估計(jì)為 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 27 輪寬 sb ? b 0s ? 10 ???????? PKPZd = 1 ?????? ??= （ 98） 所以 sb 可取為 . 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中標(biāo)準(zhǔn)件的校核 軸承校核 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)蝸桿軸軸承校核 選取 7009AC 角接觸球軸承正裝 1tF = 1rF = 1aF = 圖 35 軸承受力圖 求的軸承處支反力 1R = 2R =222 5 72 4 1 ????????????? = 軸向力 Fae = 派生軸向力 1dF =? 1R = 2dF =? 2R = 1dF +F 1a 2dF 所以軸承 1 放松，軸承 2 壓緊 1rF 1tF 1aF 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 28 軸向力 1aF = 1dF = 2aF = 1dF +Fae = 11RFa = = 則當(dāng)量動(dòng)載荷 1rP = 1R = ?22RFa ? 則當(dāng)量動(dòng)載荷 2rP =? 2R +? 2aF = 7 3 0 3 ??? = 所以 1rP 2rP ,校核軸承 2 Ln= n60106 ??????PC3 = 10 6 ??? ? ?????? ? 3 = （ 399） 符合要求 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)蝸輪軸軸承校核 選取 7016AC 角接觸球軸承 正裝 圖 36 軸承受力圖 求水平面支反力 列平衡方程： 11R + 12R = + ? + ? = 12R ? 解得 11R = 2tF 2rF 2aF 1rF 1tF 1aF 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 29 12R = 求豎直平面支反力 列平衡方程： 21R + 22R = + ? + mN. + ? =R22 ? 解得 :R21 = R22 = 則 總1R = 221211 RR ? = 總2R = 222221 RR ? = 軸向力 aeF = 派生軸向力 1aF =? 總1R =2828N 2dF =? 總2R = 2dF + aeF 1aF 所以軸承 1 壓緊，軸承 2 放松 軸向力 1aF = 2dF + Fae =+= 2aF = 2dF = 總11RFa = = 則當(dāng)量動(dòng)載荷 1rP =? 1R +? 1aF = ?總22RFa ?? 則當(dāng)量動(dòng)載荷 2rP = 總2R = 所以 1rP 2rP ,校核軸承 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 30 nL = n60106 ??????PC 3 = 106?? ? ?????? ? 3 = 510? h （ 3100） 符合要求 鍵的選擇與校核 一級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng)： 依據(jù)軸頸查文獻(xiàn) [1]表 61 取 b ??h l=22 ??14 63mm 校核： p? = kldT 32 102 ?? = ? ? 101572 3 ???? ??= [ p? ]=120~150Mpa （ 3101） 符 合條件 二級(jí)渦輪蝸桿傳動(dòng) 依據(jù)軸頸查文獻(xiàn) [1]表 61 取 b ??h l=32 ??18 80mm 校核 p? = kldT 32 102 ?? = ? ? 10318 52 3???? ?? = [ p? ]=120~150Mpa （ 3102） 符合條件 傾斜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 傾斜軸的設(shè)計(jì) 傾斜軸尺寸計(jì)算 估計(jì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總重量 G =2020Kg ? =19600N 其對(duì)傾斜軸的最大傾覆力矩 TM =G 22 eh ? =19600 22 ?? =15484 mN? （ 3103） 預(yù)估滑動(dòng)軸承處軸頸 120mm則 fK =1+ Rfd2 =1+? 120/2? 400= （ 3104） 主軸在 ? =90? ? =0? 時(shí) 支反力 1C = ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? = 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 31 主軸在 ? = K? ? =90? 時(shí) 支反力 ?? 21 CC12 RG? ? ? ?221 ehR ?? Kf = ? ? 0 1 9 6 0 0 22 ????? eh = C1 取大值 所以實(shí)心軸頸 d ? ? ?3 115 ? lC? = 3 61060 5 09 25 ? ?? = （ 3105） 取 d =120mm符合條件 傾斜軸的強(qiáng)度校核 傾斜軸強(qiáng)度校核 ?? 22 22122 34 tF ehWLG ???? = 419600 ? ?222232 ??????= ??? （ 3106） 傾斜軸選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) ??? =60Mpa 齒輪設(shè)計(jì) 扇形大齒輪選取 m =8 Z =101 傳遞