第41卷第12期 Vol. 41No. 12
装备与成套技术
假压技木
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
基于牛顿迭代算法的伺服压力机控制系统研究
洪瑞，叶春生
（华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，潮北武汶430074）
2016年12月 Dec.2016
摘要：为了实现服压力机滑块位移在特定工艺条件下的精确控制，以四连杆压力机为研究对象，以实现拉深工艺曲线为例提出了基于牛额送代法同服控制系统的设计方案。通过儿何方法建立曲柄转角-滑块位移的数学方程式，得到运动学方程并进行仿真，根据仿真数据拟合出曲柄转角-滑块位移的数学关系式；利用MATLAB软件拟合目标工艺曲线，基于牛顿选代算法实现了利用滑块位移对曲柄转角的多点一次性精确求解，并进一步利用计算结果拟合出曲柄转角－时间的函数；推导出控制周期内目标工艺曲线滑块位移对应的脉冲频率与个数，利用STM32实现输出目标脉冲。研究结果表明，目标工艺曲线与滑块实际位移曲线基本畴合，证明了该控制系统的设计方案可以实现对滑块位移的精确控制。
关键词：伺服压力机；拉深工艺；牛顿送代算法；运动学方程；滑块位移；曲柄转角 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2016. 12. 014
中图分类号：TP273
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2016）12-0082-06
Study on servo press control system based on Newton iteration method
Hong Rui, Ye Chunsheng
( State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, Huazhong University of Science and Technology',
Wuhan 430074, China)
Abstract : In order to realize the precise oontrol of the slider displacement under specific conditions, a set of servo control system design scheme based on Newton iteration method was put forward to obtain drawing process curve for four-bar linkage press. Therefore, the math-ematical equation of erank angle and sliding block displacement was established by geometrie method, and the kinematic equations were derived and simulated. Then, the mathematics relationship between the erank angle and the sliding block displacement based on ftting the
simulation data was obtained, and its multi-point and one-timt
solution
accurate
W
realized by fitting the target process curve with
MATLAB and based on Newton iterative algorithm.
. Furthermore, the function of crank angle and time was fit by the caleulation results.
Finally , the frequency and pulse number for the target proce
( slider block displacement) during one regulating period were de-
rived, and target pulse was output by STM32.
research results show that the target process curve is consistent with the actual displace-
The
ment of the slider, and the precise control of the sliding block displacement can be realized.
Key words : servo press; drawing process; Newton iteration algorithm; kinematical equations; slider block displacement; crank angle
伺服压力机控制系统可以实现对滑块位移的精确控制，目前许多学者已对伺服压力机控制系统进
-「2］介绍了伺服压
行了深人的研究。文献［1]
力机的研究动向，在较早的同服控制系统设计中，通常采用PC+运动控制板卡、PC+PLC等模式，之
一
收稿日期：20160506；修订日期：20160810 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51375190）
作者筒介：洪瑞（1990-），男，颈士 E-mail: hongrui_hust@ foxmail. com
通讯作者：叶春生（1962-），男，博士，副教授万方数据sil：esyehust@126.com
后逐渐发展为采用单片机、DSP等。伺服压力机包含伺服电机驱动与机械传动，其精确的数学模型计算一直集中于运动机构的逆解运算或永磁同步电机 PMSM的控制策略研究。周洋等[3]对四连杆伺服压力机进行运动学逆解分析，并规划滑块的运动轨迹。雷培等[4]建立了四连杆机构的数学模型，利用 MATLAB的强大计算和图解功能对其进行运动分析。俞伟洋等[5]求解出在给定滑块工艺曲线下交流永磁同步电机控制模型，得出了电机电枢电流、转速等在周期内随时间变化曲线。以往的研究内容均集中在利用MATLAB进行仿真分析，在利用技术手段实现在复杂工艺曲线条件下，对滑块非线性负载的位