一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統技術方案

一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統，通過對進給量控制以間接控制扭矩和軸向力的變化，從而實現對深孔鉆削過程中穩定性的控制，提高深孔鉆削的質量和生產率。該控制采用基于ARM處理器LPC2104的嵌人式深孔鉆削加工的液壓伺服控制系統，不僅可以精簡系統的外設結構，提高系統的可靠性，而且可以采用復雜的控策略，實現對深孔鉆削加工的準確控制。該系統具有良好的動態性能，控制精度高，控制效果穩定，可以滿足生產工藝的要求。隨著智能控制系統的不斷普及和發展，基于ARM高性能處理器的嵌入式控制系統將會有更加廣闊的用武之地。

A hydraulic servo embedded control system based on deep hole drilling

A hydraulic servo control system based on embedded deep hole drilling, through the feed control to control the changes of indirect torque and axial force, thus drilling control stability in cutting process of deep hole, improve the quality and productivity of deep hole drilling. The control is in the embedded processor LPC2104 ARM deep hole drilling hydraulic servo control system of machining based on peripheral structure can not only simplify system, improve the reliability of the system, and can adopt complex control strategy, realize the accurate control of drilling machining of deep hole. The system has good dynamic performance, high control accuracy, stable control effect, and can meet the requirements of the production process. With the continuous popularization and development of intelligent control systems, embedded control systems based on ARM high-performance processors will be more widely used.

【技術實現步驟摘要】
一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統
本專利技術涉及一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統，適用于機械領域。
技術介紹
同一般的鉆削加工相比，深孔鉆削存在著排屑難、導向難、冷卻潤滑難等問題。為了避免在深孔鉆削過程中由于工件的材料不均勻及鉆頭的磨損，扭矩和軸向力的大幅度的變化而引得起鉆頭的縱向彎曲、偏移、甚至折斷等現象。
技術實現思路
本專利技術提出了一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統，通過對進給量控制以間接控制扭矩和軸向力的變化，從而實現對深孔鉆削過程中穩定性的控制，提高深孔鉆削的質量和生產率。本專利技術所采用的技術方案是：在實際的鉆削加工中，由于存在各種干擾，使深孔鉆削力處于一種動態變化之中，這將對深孔鉆削加工產生十分重要的影響，將使深孔鉆削加T處于一種復雜的動態變化之中。為了提高機床切削的穩定性，除了在機床設計、制造時采取一些方法改善機床的性能外，還可以在機床切削過程中，通過對影響機床穩定性的切削參數作相應的控制來達到目的。所述控制系統采用嵌入式液壓伺服控制的方法，對進給量進行控制，以間接控制軸向力和扭矩的變化。ARM嵌入式處理器是具有極低功耗、極低成本的高性能處理器，具有十分卓越的性能，不僅運算速度快(超過0.9MIPSPMHz)，精度高(32位)，而且便于實時操作系統的移植，真正成為實時多任務系統。LPC2104是基于16/32位CPU，小型TQFP48封裝，并帶有128P256K字節高速Flash存儲器的微控制器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過30％，而性能的損失卻很小。根據被加工件的要求，算出鉆頭所需的軸向力，并用此信號來控制伺服閥的開口量，從而來調節液壓缸的進給量。此時，再利用力傳感器將液壓缸的輸出力即鉆頭所受的軸向力反饋到控制器與給定信號相比較，得出偏差信號。此偏差信號經伺服放大器放大后輸入到伺服閥，使伺服閥產生負載壓差作用于液壓缸活塞上，使輸出力向減小誤差的方向變化，直至輸出力等于指令信號所規定的值為止。根據被加工件的要求，算出鉆頭所需的扭矩，并用此信號來控制伺服閥的開口量，從而來調節液壓缸的進給量。此時，冉利用傳感器將電機的輸出扭矩即鉆頭所受的扭矩反饋到控制器與給定信號相比較，得出偏差信號。此偏差信號經伺服放大器放大后輸入到伺服閥，使伺服閥產生負載壓差作用于液壓缸活塞上，通過改變液壓缸的進給量使扭矩向減小誤差的方向變化，直至扭矩等于指令信號所規定的值為止。所述控制系統是一個具有多變量、大慣性、遲滯后、時變參數的復雜被控系統，工作機理復雜，因此很難用數學模型精確表達，只有采用智能控制方法才能獲得良好效果。模糊控制是一種智能控制方式，它通過模糊推理和決策方法來對復雜過程進行有效的控制，具有不依賴于被控對象模型和魯棒性強等特點，為非線性和不確定性的復雜系統控制提供了良好的途徑。由于受控對象具有非線性與時滯性，為了得到良好的控制性能，我們不僅要觀測系統的液位誤差e，同時應該觀測其誤差變化ec的趨勢。而控制量只有一個，即馬達的功率P，因此模糊控制器選擇兩輸入一單輸出的二維結構形式。本專利技術的有益效果是：采用基于ARM處理器LPC2104的嵌人式深孔鉆削加工的液壓伺服控制系統，不僅可以精簡系統的外設結構，提高系統的可靠性，而且可以采用復雜的控策略，實現對深孔鉆削加工的準確控制。該系統具有良好的動態性能，控制精度高，控制效果穩定，可以滿足生產工藝的要求。隨著智能控制系統的不斷普及和發展，基于ARM高性能處理器的嵌入式控制系統將會有更加廣闊的用武之地。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1是本專利技術的深孔鉆削加工的液壓伺服控制系統原理圖。圖2是本專利技術的糊控制器結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。如圖1，在實際的鉆削加工中，由于存在各種干擾，使深孔鉆削力處于一種動態變化之中，這將對深孔鉆削加工產生十分重要的影響，將使深孔鉆削加T處于一種復雜的動態變化之中。為了提高機床切削的穩定性，除了在機床設計、制造時采取一些方法改善機床的性能外，還可以在機床切削過程中，通過對影響機床穩定性的切削參數作相應的控制來達到目的。控制系統采用嵌入式液壓伺服控制的方法，對進給量進行控制，以間接控制軸向力和扭矩的變化。ARM嵌入式處理器是具有極低功耗、極低成本的高性能處理器，具有十分卓越的性能，不僅運算速度快(超過0.9MIPSPMHz)，精度高(32位)，而且便于實時操作系統的移植，真正成為實時多任務系統。LPC2104是基于16/32位CPU，小型TQFP48封裝，并帶有128P256K字節高速Flash存儲器的微控制器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。對代碼規模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規模降低超過30％，而性能的損失卻很小。根據被加工件的要求，算出鉆頭所需的軸向力，并用此信號來控制伺服閥的開口量，從而來調節液壓缸的進給量。此時，再利用力傳感器將液壓缸的輸出力即鉆頭所受的軸向力反饋到控制器與給定信號相比較，得出偏差信號。此偏差信號經伺服放大器放大后輸入到伺服閥，使伺服閥產生負載壓差作用于液壓缸活塞上，使輸出力向減小誤差的方向變化，直至輸出力等于指令信號所規定的值為止。根據被加工件的要求，算出鉆頭所需的扭矩，并用此信號來控制伺服閥的開口量，從而來調節液壓缸的進給量。此時，冉利用傳感器將電機的輸出扭矩即鉆頭所受的扭矩反饋到控制器與給定信號相比較，得出偏差信號。此偏差信號經伺服放大器放大后輸入到伺服閥，使伺服閥產生負載壓差作用于液壓缸活塞上，通過改變液壓缸的進給量使扭矩向減小誤差的方向變化，直至扭矩等于指令信號所規定的值為止。如圖2，控制系統是一個具有多變量、大慣性、遲滯后、時變參數的復雜被控系統，工作機理復雜，因此很難用數學模型精確表達，只有采用智能控制方法才能獲得良好效果。模糊控制是一種智能控制方式，它通過模糊推理和決策方法來對復雜過程進行有效的控制，具有不依賴于被控對象模型和魯棒性強等特點，為非線性和不確定性的復雜系統控制提供了良好的途徑。由于受控對象具有非線性與時滯性，為了得到良好的控制性能，我們不僅要觀測系統的液位誤差e，同時應該觀測其誤差變化ec的趨勢。而控制量只有一個，即馬達的功率P，因此模糊控制器選擇兩輸入一單輸出的二維結構形式。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統，其特征是：所述控制系統采用嵌入式液壓伺服控制的方法，對進給量進行控制，以間接控制軸向力和扭矩的變化。

【技術特征摘要】
1.一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統，其特征是：所述控制系統采用嵌入式液壓伺服控制的方法，對進給量進行控制，以間接控制軸向力和扭矩的變化。2.根據權利要求1所述的一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統，其特征是：所述ARM嵌入式處理器是具有極低功耗、極低成本的高性能處理器，具有十分卓越的性能，不僅運算速度快(超過0.9MIPSPMHz)，精度高(32位)，而且便于實時操作系統的移植，真正成為實時多任務系統。3.根據權利要求1所述的一種基于深孔鉆削加工的液壓伺服嵌入式控制系統，其特征是：LPC2104是基于16/32位CPU，小型TQFP48封裝，并帶有128P256K字節高速Flash存儲器的微...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李曉波，
申請(專利權)人：李曉波，
類型：發明
國別省市：遼寧,21