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船板加工吊板装置伺服控制系统设计与实现
| 论文题名： | 船板加工吊板装置伺服控制系统设计与实现 |
| 关键词： | 船体外板加工;吊板装置;伺服控制系统 |
| 摘要： | 随着我国将构建“海上丝绸之路”作为21世纪的核心战略之一，船舶工业逐渐成为维护海防安全、保证水上交通运输、维持国民经济持续增长的战略性支柱产业。船舶制造是一个小数量、多品种的生产领域，素有“综合工业桂冠”的称号。船体曲面板成型加工，作为整个船舶制造领域的重要一环，目前其自动化程度还比较低。本文开发了一套船体外板加工过程中的辅助吊板装置，旨在提升船板冷热一体化加工过程中的自动化程度。 基于在船板加工过程中对于吊板装置的功能需求，首先介绍了吊板装置的机械结构以及电机的安装布置方式，确定了系统的整体控制方案。船板加工的吊板装置主要完成对12台伺服电机进行控制，系统采用日本安川公司的运动控制器MP2310作为主控制器。通过待加工钢板的最大尺寸，计算得到所需要安川电机的最大功率，对电机进行了选型，并介绍了系统的电路接线。 考虑到在船板冷热一体化加工过程中，需要采用上下压头一起滚压钢板，为了防止在加工过程中钢板弯曲变形时拉坏吊板装置，分别采用了PID控制和模糊PID控制以保证钢丝绳中的张力恒定。为了搞清楚张力控制系统的动态特性，分析了伺服电机、减速器、卷筒的数学模型，并以此为基础推导了整个控制系统的传递函数模型，最后对整个系统进行了控制算法理论仿真。从仿真结果可以看出，闭环系统的动态响应快速性，且控制效果良好，满足系统的恒张力控制要求。 船板加工的吊板装置在冷热一体化加工过程中，还需要和液压系统压头一起按照设定的路径运动，以完成定位的功能，这就需要实现吊板装置在XY平面的运动控制，也即需要实现多轴联动运动控制。大车由两台电机共同带动，介绍了主从式同步控制的原理，采用新型相位控制方式进行位置控制，分析了多轴联动控制策略。 介绍了MP2310软件的运行机理，对同步控制、多轴联动、恒张力控制分别进行了软件流程图的设计。最后在实际的实验设备上进行了控制算法的实验验证，记录了实验结果并与理论仿真结果进行了对比，发现二者相符，证明了所设计的控制算法可以应用于实际的船板加工的装置中。 |
| 作者： | 陈龙 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 唐国元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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