CNC电火花加工中脉冲电源控制系统的设计

摘要

CNC电火花成型磨削装置是利用工作液中的两极间脉冲放电来蚀除导电材料的特种加工装置。脉冲电源是磨削装置的一个重要组成部分，它的性能直接影响到装置的加工品质。本课题来源于CNC精密成型磨削装置数控系统研制(桂科攻033005-12)，旨在为系统设计配套使用的脉冲电源控制系统。 本文首先通过分析电火花成型磨削工作机理，总结加工规律，建立工艺规则表：其次，给出脉冲电源控制系统总体设计方案，基于单片机和复杂可编程逻辑器件构建控制系统硬件平台。用可编程逻辑器件来代替微处理器外围设备，既简化电路设计、增强抗干扰性，又便于系统调试。同时系统还将脉冲发生器等硬件通过Verilog HDL语言在可编程逻辑器件中实现，而将控制算法等软件用可编程逻辑器件这一硬件来实现，使系统体现出“硬件软化，软件硬化”这一重要设计理念：再次，基于可编程逻辑器件完成脉冲电源模糊控制器的设计。电火花成型磨削中脉冲电源的加工间隙电压值具有非线性、时滞性等特点，脉冲电源控制器设计时运用模糊控制算法，取脉冲间隙电压值，经转换得出其电压偏差和偏差率，经模糊化处理作为模糊控制器的两个输入量，然后根据控制规则得出控制量，换算出脉冲间隔的调整量，得到加工间隙电压智能控制模型，形成加工状态闭环控制，系统可根据反馈的加工间隙电压状态自动调节脉冲波形。控制器根据模糊算法在可编程逻辑器件中形成电路，取代普遍使用的硬件资源指令序列实现方法，在执行模糊推理时指令周期少，推理速度快，因此，能获得比通用处理器硬件系统更高的性能，比运行在操作系统上的软件性能更高，而且应用可编程逻辑器件实现的模糊控制器，可以很方便地修改输入输出变量及模糊规则，使用灵活，不需要硬件的改动就可以应用在不同的电火花加工场合；最后，通过仿真对系统的控制效果进行了测试。 本文设计的脉冲电源控制系统根据加工条件推荐加工参数，加工中脉冲间隔时间自适应调整，改变常规简单的机械操作或PID控制来设定加工电流的方法，这就减轻了操作人员的工作压力，同时也减少了一些不必要的电气故障，有利于延长数控机床的使用寿命，使电火花加工过程简单而又精确，具有一定的推广价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的来源

1.2课题的研究背景

1.3国内外研究现状及发展

1.4论文的主要内容及组织结构

第二章脉冲电源控制系统总体设计方案

2.1脉冲放电过程

2.1.1脉冲参数对加工效果的影响分析

2.1.2电火花磨削的工艺规律和工艺规则

2.2设计任务

2.3系统设计思路及方法

2.4本章小节

第三章成型磨削脉冲电源控制系统的硬件设计

3.1引言

3.2设计选用的主要器件及相关软件

3.3脉冲电源控制系统硬件电路设计

3.3.1控制电路的设计

3.3.2脉冲产生电路

3.3.3间隙状态检测电路

3.3.4模数转换电路

3.3.5上下位机通信模块设计

3.3.6驱动电路的设计

3.3.7系统复位电路及时钟电路

3.4系统的抗干扰

3.5本章小结

第四章脉冲电源中模糊控制器的设计

4.1引言

4.2模糊控制

4.3模糊控制在电火花成型磨削中的应用

4.3.1确定模糊变量

4.3.2精确量的模糊化

4.3.3控制量的确定

4.3.4模糊推理与判决

4.4模糊控制器的设计

4.4.1模糊控制器的结构

4.4.2模糊控制器的工作流程

4.4.3模糊控制器的设计流程

4.4.4各个模块的设计实现

4.4.5仿真实验

4.5本章小节

第五章论文的创新点及全文总结与展望

致谢

参考文献

个人简历、硕士期间的科研工作与学术论文

附录