基于双闭环结构的时栅转台自动标定系统设计

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ｃａｌｉｂｒａｔｉ０ｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄ０ｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ０ｆｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄ．１ｏｏｐ
ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｉｍｅ－ＧｒａｔｉｎｇＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＴｓｔｅｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ；
２．重庆理工大学机械工程学院。重庆４０００５４）
摘
要：时栅转台精度的标定是时栅产业化过程中非常重要的一道工序，是时栅转台精度和可靠性体现。
针对传统的标定系统采用激光干涉仪、光电自准直仪和金属多面体，人工操作效率低，可靠性差，提出用自制的数控控制箱结合嵌入式技术，开发了一种时栅转台自动标定系统。该系统以高精度的海德汉圆光栅ＲＣＮ８５１０作为基准量仪，双微控制器与上位机为基础，形成双闭环控制结构，实现了实时在线误差修正与
２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｉｖｎｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｎｏｈｌｏｙ，ｇＣｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００５４，Ｃｈｉｎａ）
补偿。实验结果表明：采用双闭环控制系统时栅转台标定系统具有较高的稳定性，提高了时栅转台标定效
率，时栅转台的精度达到２．４ ” 。关键词：双闭环；时栅转台；自动标定；嵌入式中图分类号：ＴＰ２０６文献标识码：Ａ文章编号：１０００９７－８７（２０１５）０４００－７８０３－
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇｔｕｒｎｔａｂｌｅｉｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉｌｉａｚａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｒｅｌｅｆｃｔｓｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇｔｕｒｎｔａｂｌｅ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ，ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｕｔｏｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｍｅｔａｌｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ，ｅｉｃｆｉｅｎｃｙｏｆｍａｎｕａｌ
ＺＨＡＮＧＴｉａｎ．ｈｅｎｇ，ＨＵＡＮＧＢｅｎＬ，ＷＡＮＧ＿Ｙａｎｇ — ｙａｎｇ。ＧＡＯＺｈｏｎｇ — ｈｕａ，ＺＨＥＮＧＦａｎｇ－ｙａｎ
（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
基于双闭环结构的时栅转台自动标定Fra bibliotek系统设计
张天恒，黄奔，王阳阳，高忠华，郑方燕。
（１．重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，
．
重庆４０００５４；
ｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｌｏｗ，ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｓｐｏｏｒ，ｐｒｏｐｏｓｅｕｓｉｎｇｈｏｍｅ — ｍａｄｅｎｕｍｅｉｃｒａｌｃｏｎｔｒｏｌｂｏｘｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｅｍｂｅｄｄｅｄ
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传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１５年第３４卷第４期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－９７８７（２０１５）０４－－００７８－０３

基于时栅传感器的精密转台伺服控制系统设计

ＳＴＭ３２Ｆ４ｗｉｔｈｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＳＰ）ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｅｔａｓｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ａｐｐｌｙｓｉｎｇｌｅ — ｎｅｕｒｏｎＰＩＤ
基于时栅传感器的精密转台伺服控制系统设计
李宏伟，杨继森，江中伟，冉扬洁，李小雨
（重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心
时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，重庆４０００５４）摘要：为了进一步提高时栅运动分度转台的定位精度和减少系统的响应时间，研制了基于ｂ￣Ｃ／ＯＳ一 Ⅱ的
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传感器与微系统（ＴｒａｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
’
２０１５年第３４卷第ｌｌ期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－９７８７（２０１５）ｌ１－００９６－０３
Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｉｍｅ－ＧｒａｔｉｎｇＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｕｓｅｓｅｔｗｏｍｏｔｏｒａｓｄｒｉｖｅｄｅｖｉｃｅ，ｕｓｅｈｉｇｈ— ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｔｉｍｅｇｒａｔｉｎｇａｎｇｕｌａｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒａｓｔｕｒｎｔａｂｌｅｇｒｉｄｐｏｓｉｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｕｎｉｔｗｈｉｃｈｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅａｃｌｏｓｅｄ — ｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ＳＯａｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｐｒｅｃｉｓｅｉｎｄｅｘｉｎｇ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｃｏｎｆｉｒｍｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｒｅｓｐｏｎｓｅｓｆａｓｔａｎｄｔｈｅｉｎｄｅｘｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅａｃｈｅｓ± ２．ｉｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓｓｃｈｅｎｌｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．

基于时栅的双回转工作台设计

ＤｅｓｉｇｎｏｆＤｏｕｂｌｅＲｏｔａｔｉｎｇＴａｂｌｅＢａｓｅｄｏｎＴｉｍｅＧｒａｔｉｎｇＳｅｎｓｏｒ
ＺＨＵＧｅ。ＷＵＷｕｆｅｎｇ．ＺＨＯＵＯｉｗｕ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｎｇｕｌａｒｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｓｔａｌｌｅｄｉｎＸ— ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ．ａｋｉｎｄｏｆｄｏｕｂｌｅｒｏｔａｔｉｎｇｔａ —
ｃｏｕｌｄｂｅｒｏｔａｔｅｄｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃａｌｌｙｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｇｕｌｒａｓｐｅｅｄｒａｔｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅ０－２０ｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｄｉｆｆｒａｅｔｏｍｅｔｅｒ，ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｔｗｏｓｔｅｐｐｉｎｇｍｏｔｏｒｓ．Ｉｔｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ，ｂｕｔａｌｓｏｃａｎｒｅｌｉａｚｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｒｏ — ｔａｉｒｎｇｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｍｕｔｕａｌｃｅｎｔｅｒａｎｄａｘｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｎｇｕｌａｒｉｎｓｔｕｍｅｒｎｔ；Ｔｉｍｅ－ｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｏｒ；Ｄｏｕｂｌｅｒｏｔａｔｉｎｇｔａｂｌｅ；０－２０ｍｏｖｅｍｅｎｔ；Ｒｏｔａｔｉｎｇｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ

用于高精度数显时栅转台的全自动测控系统

具表面温度能够反映刀具切削过程中的温度变化,且反映刀具破损时的温度骤增,可作为判断刀具破损的手段。

但实际生产加工中,温度测量点的位置不同会导致温度测量的数据不同,必须保证温度测量点的位置相对不变化。

(4)利用红外温度传感器测量铣削加工时的刀具表面温度只是对监测项目的初步尝试,刀具表面温度只是间接反映出铣削加工时刀具的磨损状态,并不反映刀具切削区的真实温度以及刀具温度场的分布情况,需要进一步研究和探索。

参考文献1 Faleh A Al Sulai man,M Abdul Baseer et a l .Use of electrical power for online monitoring of tool condi tion.Journal of Mater-i als Processing T echnology,166:2005,364~3712 刘战强,黄传真,万熠等.切削温度测量方法综述.工具技术,200236,3~63 陈明,袁人炜,薛秉源.铝合金高速铣削中切削温度动态变化规律的试验研究.工具技术,2000,14:7~104 M asahiko Satoa,Takashi Ueda,Hisataka Tanaka.An exper-i mental technique for the measurement of temperature on CBN tool face in end milling.International Journal of Machine Tools &M anufacture,20075 陈东生,李尚政.红外测温仪在车削工件温度场监测中的应用.传感器技术,2002(10):55~586 曹伟青.B 样条模糊神经网络在刀具故障诊断中的应用.西南交通大学硕士研究生学位论文,2005第一作者:范伟,上海交通大学机械与动力学院,200240上海市Author :Fan Wei,College of Mechanical Eng i neering of Shang -hai Jiaotong Universi ty,Shanghai 200240,China收稿日期:2007年12月用于高精度数显时栅转台的全自动测控系统高忠华彭东林王先全董淳重庆工学院摘要:设计了一种集数据采集、处理和控制于一体的数显时栅转台全自动测控系统。

双闭环调速系统调节器设计及(精)

双闭环调速系统调节器设计及matlab仿真验证1设计内容及要求1.1初始条件:不可逆的生产设备，采用双闭环调速系统，其整流装置采用三相桥式整流电路，系统的基本数据如下：直流电动机:75Onom U V =, 760nom I A =, 375min nom n r =, 1.82min e C V r =,允许过载倍数1.5入时间常数:0.031L T s =, 0.112m T s =晶闸管放大倍数：75s K =;主回路总电阻：0.14R = Q额定转速时的给定电压*10n U V =,调节器ASR、ACR饱和输出回路电压10im U V =, 10cm U V =。

1.2 设计要求稳态指标:稳态无静差。

动态指标:电流超调量5%i cW空载启动到额定转速时的转速超调量10%n C丢2双闭环直流调速系统的工作原理转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应用最广的直流调速系统。

对于经常正、反转运行的调速系统，在起动（或制动过程中，希望始终保持电流为允许的最大值，使调速系统以最大的加（减速运行。

当达到稳态转速时,最好使电流立即降下来，使电磁转矩与负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。

采用单闭环调速系统是无法实现的，因而只能采用转速和电流两个调节器。

2.1双闭环直流调速系统的组成为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流负反馈以调节转速和电流实行嵌套连接。

如下图所示。

把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用用转速环采用PI 调节器进行调节。

同时电流内环也采用相应的 PI 调节器也能实现很好的动、静态特性。

2.2双闭环直流调速系统的数学模型通过相应处理可以得到相应的双闭环直流调速系统的动态结构图如下+-者之间电流调节器的输出去控制电力电子变换器 UPE 。

由于题目要求稳态无静差，因而调节器必须采用相应的积分器调节器，故相应其中（ASR W s 和（ACR W s 分别表示转速调节器和电流调节器的传递环视。

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基于时栅的双回转工作台设计

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