文章目录

摘要

Abstract

第1章 引言

1.1 课题来源与研究背景

    1.1.1 课题来源

    1.1.2 课题研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 课题国内外研究现状

    1.3.1 轴孔类零件柔顺装配研究现状

    1.3.2 力/位控制研究现状

    1.3.3 伺服驱动控制系统研究现状

1.4 本课题的研究内容与章节安排

第2章 自动填料仪系统组成及问题分析

2.1 自动填料仪系统

    2.1.1 石墨电极倒料模块

    2.1.2 石墨电极填料模块

    2.1.3 石墨电极收纳模块

    2.1.4 清洗模块

2.2 自动填料仪关键问题分析

    2.2.1 被动插孔成功率影响因素分析

    2.2.2 力/位控制对样品质量的影响分析

    2.2.3 工作效率影响因素分析

2.3 本章小结

第3章 被动插孔作业影响因素研究

3.1 水平被动插孔模型

3.2 接触状态数学模型

    3.2.1 接触状态分类

    3.2.2 三点接触状态模型

    3.2.3 重心轨迹建模

3.3 插孔仿真与分析

3.4 本章小结

第4章 填料力/位控制系统优化研究

4.1 填料过程分析

4.2 模糊控制实现方法

    4.2.1 模糊控制原理

    4.2.2 参数模糊化

    4.2.3 建立模糊控制规则

4.3 控制系统数学模型

    4.3.1 机械传动系统动力学模型

    4.3.2 伺服驱动系统数学模型

4.4 控制性能仿真分析

4.5 本章小结

第5章 自动填料仪系统实现与实验分析

5.1 控制系统需求分析

5.2 主控系统设计

    5.2.1 PLC控制模块设计

    5.2.2 传感器检测模块

    5.2.3 人机交互模块设计

    5.2.4 模糊控制程序设计

5.3 自动填料仪实验

    5.3.1 极限偏转角验证实验

    5.3.2 填料力控制系统填料实验

    5.3.3 效率优化实验

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录

文章摘要:作为光谱实验样品智能处理系统的重要组成部分,矿粉填料仪能实现发射光谱样品矿样全自动填充,提高了光谱实验样品前处理效率,减轻实验人员劳动强度,将广泛应用于地质勘探检测行业。但当自动填料仪执行石墨电极填充矿样关键工序时,由于加工误差的影响和控制方法的不足,导致填料完成的石墨电极样品质量无法达到用于光谱分析的标准。针对该问题,本文研究自动填料仪填料装配过程,分析填料仪填料被动柔顺装配过程影响因素,针对填料力伺服驱动系统,引入智能控制方法,优化填料力伺服驱动控制系统参数,提高样品制作质量。具体研究内容如下:首先,自动填料仪被动插孔作业影响因素研究。通过建立填料仪轴孔装配接触状态的几何模型,提出了一种被动插孔中轴类零件发生卡死的极限偏转角计算方法,并分析了极限偏转角的影响因素。通过仿真得到被装配零件长度、倒角尺寸及摩擦系数与极限偏转角之间的映射关系。为轴类零件被动柔顺装配中极限偏转角的计算和提高装配插孔成功率提供了理论依据。其次,自动填料仪填料力控制系统优化研究。通过对自动填料仪填料过程的分析,提出一种基于速度控制模式下限制扭矩的填料力-位模糊控制方法。然后对填料力伺服控制系统建立了动力学模型,分析其动力学特性。在确保填料力控制系统的动态性能参数的约束下,通过MATLAB仿真软件对填料力伺服控制系统的PID参数进行整定,并将获取的参数输入填料力伺服驱动控制系统中执行填料操作,验证了系统的动态性能。最后,自动填料仪系统的实现及实验分析。通过对自动填料仪系统进行了软硬件设计,研制了自动填料仪实验样机,并在实验样机分别进行了极限偏转角的验证实验、填料实验,验证了理论分析和仿真结果的正确性。最后进行了可靠性效率实验,对自动填料仪系统进行了总体优化。

文章关键词:

论文DOI:10.27131/d.cnki.ghugc.2020.000285