中凸變橢圓活塞車削控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、中凸變橢圓活塞是內(nèi)燃機(jī)的關(guān)鍵零件之一，是活塞車削研究領(lǐng)域的重要課題。超磁致伸縮執(zhí)行器(GMA)是一種新型高效的微位移執(zhí)行結(jié)構(gòu)，具有輸出力大、位移分辨率高、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)勢。利用GMA為執(zhí)行元件的車削控制系統(tǒng)是目前國內(nèi)外活塞車削加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　論文以基于超磁致伸縮執(zhí)行器的中凸變橢圓活塞車削加工系統(tǒng)為背景，從超磁致伸縮材料的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，運(yùn)用鐵磁學(xué)理論分析了超磁致伸縮執(zhí)行器電流強(qiáng)度和微位移的靜態(tài)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，基于力學(xué)

2、原理建立了超磁致伸縮執(zhí)行器的動態(tài)模型。并運(yùn)用階躍特性測試試驗(yàn)的方法，建立了驅(qū)動GMA的恒流源的傳遞函數(shù)。
　　以C8051F020單片機(jī)為核心構(gòu)建了中凸變橢圓活塞車削控制器。完成了微位移檢測電路、GMA控制信號輸出電路、存儲器單元、USB接口電路等組成的控制器硬件電路的設(shè)計(jì)。并采用C51語言，開發(fā)了控制軟件，主要包括系統(tǒng)監(jiān)控主程序模塊、控制算法模塊和其他相關(guān)功能模塊，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理與控制輸出等功能，實(shí)現(xiàn)了對超磁致伸縮執(zhí)行器的

3、高精度位移閉環(huán)控制。
　　針對GMA系統(tǒng)的特點(diǎn)，進(jìn)行了控制算法的研究，首先設(shè)計(jì)了包含Smith補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的PID控制器，仿真結(jié)果表明Smith-PID控制器相比傳統(tǒng)的PID控制器有更好的控制效果，可以大大提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但系統(tǒng)模型在運(yùn)行過程中參數(shù)發(fā)生變化時，Smith-PID控制器品質(zhì)會變得惡劣。因此設(shè)計(jì)了Smith預(yù)估模糊自適應(yīng)PID控制器，仿真結(jié)果表明，帶有Smith預(yù)估器的模糊自適應(yīng)PID控制器能夠很好地滿足GMA系統(tǒng)的需