[01119045]联动驱动器和自动喷砂机伺服控制系统研发

1、项目背景及意义 喷砂处理就是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程,是机械制造中应用极广的工序,凡锻造、铸造、热处理等需要表面处理的零件或工件,都要经过喷砂来清除。其中,飞机、导弹等航空航天系统的一些壳体表面的处理要求尤为严格。因此,对喷砂控制标准及工艺进行研究,开发控制精准的喷砂机控制系统,实现驱动器联动控制,对于施工质量的控制以及使用寿命的提高具有非常重要的现实意义。 为了达到对喷砂机的精确控制,开发一款新型的控制系统非常必要,采用更加精确的控制算法,能够保证控制器的工作稳定性,同时实现喷砂的均匀性控制;为了实现驱动器联动控制以及喷砂机的智能控制,针对喷头速率和喷砂均匀性提出更有效的控制算法,同时针对驱动器进行联动设计;为了增加系统工作的抗干扰性,在智能控制系统与机械运动控制之间采用光电隔离技术,保证信号能通畅传输,同时也切断了输出电路与输入电路在电气上的直接联系,使控制器与执行机构之间完全隔离;在控制策略和控制算法上,采用三闭环控制模式（速度、位置、电流）实现喷头的精确定位及调速,控制喷砂机的喷砂速度,使喷砂机喷砂均匀,运行平稳、性能可靠。 2、主要研究内容 根据联动驱动器和自动喷砂机伺服控制系统的实际需要,研究开发喷砂机的联动驱动及自动喷砂控制系统,进一步探讨自动喷砂机联动驱动和自动控制系统整合的可行性。在控制器设计上,系统可通过面板开关操作,采用无刷直流电机驱动实现喷头速率控制和喷砂均匀性控制。使用电磁兼容性设计方法,提高控制器抗电磁干扰能力。在控制策略和控制算法上,采用三闭环控制模式（速度、位置、电流）实现精确定位及调速。 针对目前喷砂机控制上的一些的缺陷,为了实现喷砂机的喷砂均匀并稳定运行,结合理论分析和试验研究,对喷砂机的喷头速率和喷砂均匀性进行有效精准控制,并采用PID、模糊控制及脉冲耦合神经网络（PCNN）等算法实现对喷砂机的精准定位,实现量化控制和稳定性控制。 通过对国内外现有的喷砂机控制技术进行分析比较,本项目结合西安航空特研电机有限公司针对喷砂机控制的实际要求,开发一套喷砂机的联动驱动及自动喷砂控制系统。主要从以下几个方面展开研究工作: （1） 熟悉喷砂机控制器的现状及发展前景,对喷砂机喷砂的位置、控制电机的转速和位置等信号进行分析研究。 （2）结合西安航空特研电机有限公司针对喷砂机控制的实际要求,开发一套喷砂机的联动驱动及自动喷砂控制系统。系统可通过面板开关操作,采用无刷直流电机驱动实现喷头速率控制和喷砂均匀性控制。 （3）提出电磁兼容性设计方法,提高控制器抗电磁干扰能力。 （4）在控制策略和控制算法上,采用三闭环控制模式（速度、位置、电流）实现精确定位及调速,并采用PID、模糊控制及脉冲耦合神经网络（PCNN）等算法实现对喷砂机的精准定位,实现量化控制和稳定性控制。 3、项目的创新点 （1）提出采用三闭环控制模式（速度、位置、电流）实现精确定位及调速。 （2）采用PID、模糊控制及脉冲耦合神经网络（PCNN）等算法实现对喷砂机的喷砂均匀性精准定位和控制。 4、经济效益 传统的喷砂操作主要依赖人工操作一把喷枪,工人用左手拿住工件,右手拿喷枪对着工件需要喷砂的部位进行喷砂。这种工作效率较低,而且长时间喷砂使得工人的劳动强度较大,影响工作效率,同时为了能喷出较好的效果,对工人的技术水平也会有一定的要求。采用本项目设计的联动驱动器和自动喷砂机伺服控制系统研发能够有效提高生产效率,降低生产风险,完全满足西安航空特研电机有限公司提出的技术要求,为企业创造实实在在的经济效益,提高当地经济收入,同时可带动上下游产业发展,创造更多的社会总产值。