一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统技术方案

一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统，通过对进给量控制以间接控制扭矩和轴向力的变化，从而实现对深孔钻削过程中稳定性的控制，提高深孔钻削的质量和生产率。该控制采用基于ARM处理器LPC2104的嵌人式深孔钻削加工的液压伺服控制系统，不仅可以精简系统的外设结构，提高系统的可靠性，而且可以采用复杂的控策略，实现对深孔钻削加工的准确控制。该系统具有良好的动态性能，控制精度高，控制效果稳定，可以满足生产工艺的要求。随着智能控制系统的不断普及和发展，基于ARM高性能处理器的嵌入式控制系统将会有更加广阔的用武之地。

A hydraulic servo embedded control system based on deep hole drilling

A hydraulic servo control system based on embedded deep hole drilling, through the feed control to control the changes of indirect torque and axial force, thus drilling control stability in cutting process of deep hole, improve the quality and productivity of deep hole drilling. The control is in the embedded processor LPC2104 ARM deep hole drilling hydraulic servo control system of machining based on peripheral structure can not only simplify system, improve the reliability of the system, and can adopt complex control strategy, realize the accurate control of drilling machining of deep hole. The system has good dynamic performance, high control accuracy, stable control effect, and can meet the requirements of the production process. With the continuous popularization and development of intelligent control systems, embedded control systems based on ARM high-performance processors will be more widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统
本专利技术涉及一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
同一般的钻削加工相比，深孔钻削存在着排屑难、导向难、冷却润滑难等问题。为了避免在深孔钻削过程中由于工件的材料不均匀及钻头的磨损，扭矩和轴向力的大幅度的变化而引得起钻头的纵向弯曲、偏移、甚至折断等现象。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统，通过对进给量控制以间接控制扭矩和轴向力的变化，从而实现对深孔钻削过程中稳定性的控制，提高深孔钻削的质量和生产率。本专利技术所采用的技术方案是：在实际的钻削加工中，由于存在各种干扰，使深孔钻削力处于一种动态变化之中，这将对深孔钻削加工产生十分重要的影响，将使深孔钻削加T处于一种复杂的动态变化之中。为了提高机床切削的稳定性，除了在机床设计、制造时采取一些方法改善机床的性能外，还可以在机床切削过程中，通过对影响机床稳定性的切削参数作相应的控制来达到目的。所述控制系统采用嵌入式液压伺服控制的方法，对进给量进行控制，以间接控制轴向力和扭矩的变化。ARM嵌入式处理器是具有极低功耗、极低成本的高性能处理器，具有十分卓越的性能，不仅运算速度快(超过0.9MIPSPMHz)，精度高(32位)，而且便于实时操作系统的移植，真正成为实时多任务系统。LPC2104是基于16/32位CPU，小型TQFP48封装，并带有128P256K字节高速Flash存储器的微控制器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％，而性能的损失却很小。根据被加工件的要求，算出钻头所需的轴向力，并用此信号来控制伺服阀的开口量，从而来调节液压缸的进给量。此时，再利用力传感器将液压缸的输出力即钻头所受的轴向力反馈到控制器与给定信号相比较，得出偏差信号。此偏差信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，使输出力向减小误差的方向变化，直至输出力等于指令信号所规定的值为止。根据被加工件的要求，算出钻头所需的扭矩，并用此信号来控制伺服阀的开口量，从而来调节液压缸的进给量。此时，冉利用传感器将电机的输出扭矩即钻头所受的扭矩反馈到控制器与给定信号相比较，得出偏差信号。此偏差信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，通过改变液压缸的进给量使扭矩向减小误差的方向变化，直至扭矩等于指令信号所规定的值为止。所述控制系统是一个具有多变量、大惯性、迟滞后、时变参数的复杂被控系统，工作机理复杂，因此很难用数学模型精确表达，只有采用智能控制方法才能获得良好效果。模糊控制是一种智能控制方式，它通过模糊推理和决策方法来对复杂过程进行有效的控制，具有不依赖于被控对象模型和鲁棒性强等特点，为非线性和不确定性的复杂系统控制提供了良好的途径。由于受控对象具有非线性与时滞性，为了得到良好的控制性能，我们不仅要观测系统的液位误差e，同时应该观测其误差变化ec的趋势。而控制量只有一个，即马达的功率P，因此模糊控制器选择两输入一单输出的二维结构形式。本专利技术的有益效果是：采用基于ARM处理器LPC2104的嵌人式深孔钻削加工的液压伺服控制系统，不仅可以精简系统的外设结构，提高系统的可靠性，而且可以采用复杂的控策略，实现对深孔钻削加工的准确控制。该系统具有良好的动态性能，控制精度高，控制效果稳定，可以满足生产工艺的要求。随着智能控制系统的不断普及和发展，基于ARM高性能处理器的嵌入式控制系统将会有更加广阔的用武之地。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的深孔钻削加工的液压伺服控制系统原理图。图2是本专利技术的糊控制器结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，在实际的钻削加工中，由于存在各种干扰，使深孔钻削力处于一种动态变化之中，这将对深孔钻削加工产生十分重要的影响，将使深孔钻削加T处于一种复杂的动态变化之中。为了提高机床切削的稳定性，除了在机床设计、制造时采取一些方法改善机床的性能外，还可以在机床切削过程中，通过对影响机床稳定性的切削参数作相应的控制来达到目的。控制系统采用嵌入式液压伺服控制的方法，对进给量进行控制，以间接控制轴向力和扭矩的变化。ARM嵌入式处理器是具有极低功耗、极低成本的高性能处理器，具有十分卓越的性能，不仅运算速度快(超过0.9MIPSPMHz)，精度高(32位)，而且便于实时操作系统的移植，真正成为实时多任务系统。LPC2104是基于16/32位CPU，小型TQFP48封装，并带有128P256K字节高速Flash存储器的微控制器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％，而性能的损失却很小。根据被加工件的要求，算出钻头所需的轴向力，并用此信号来控制伺服阀的开口量，从而来调节液压缸的进给量。此时，再利用力传感器将液压缸的输出力即钻头所受的轴向力反馈到控制器与给定信号相比较，得出偏差信号。此偏差信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，使输出力向减小误差的方向变化，直至输出力等于指令信号所规定的值为止。根据被加工件的要求，算出钻头所需的扭矩，并用此信号来控制伺服阀的开口量，从而来调节液压缸的进给量。此时，冉利用传感器将电机的输出扭矩即钻头所受的扭矩反馈到控制器与给定信号相比较，得出偏差信号。此偏差信号经伺服放大器放大后输入到伺服阀，使伺服阀产生负载压差作用于液压缸活塞上，通过改变液压缸的进给量使扭矩向减小误差的方向变化，直至扭矩等于指令信号所规定的值为止。如图2，控制系统是一个具有多变量、大惯性、迟滞后、时变参数的复杂被控系统，工作机理复杂，因此很难用数学模型精确表达，只有采用智能控制方法才能获得良好效果。模糊控制是一种智能控制方式，它通过模糊推理和决策方法来对复杂过程进行有效的控制，具有不依赖于被控对象模型和鲁棒性强等特点，为非线性和不确定性的复杂系统控制提供了良好的途径。由于受控对象具有非线性与时滞性，为了得到良好的控制性能，我们不仅要观测系统的液位误差e，同时应该观测其误差变化ec的趋势。而控制量只有一个，即马达的功率P，因此模糊控制器选择两输入一单输出的二维结构形式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统，其特征是：所述控制系统采用嵌入式液压伺服控制的方法，对进给量进行控制，以间接控制轴向力和扭矩的变化。

【技术特征摘要】
1.一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统，其特征是：所述控制系统采用嵌入式液压伺服控制的方法，对进给量进行控制，以间接控制轴向力和扭矩的变化。2.根据权利要求1所述的一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统，其特征是：所述ARM嵌入式处理器是具有极低功耗、极低成本的高性能处理器，具有十分卓越的性能，不仅运算速度快(超过0.9MIPSPMHz)，精度高(32位)，而且便于实时操作系统的移植，真正成为实时多任务系统。3.根据权利要求1所述的一种基于深孔钻削加工的液压伺服嵌入式控制系统，其特征是：LPC2104是基于16/32位CPU，小型TQFP48封装，并带有128P256K字节高速Flash存储器的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓波，
申请(专利权)人：李晓波，
类型：发明
国别省市：辽宁,21