基于NC运动控制技术的车身伺服定位器的设计

第一章伺服系统概述伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。

在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地尾随输入量的变化，因此又称之为随动系统或者自动跟踪系统。

机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。

近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及机电创造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步机电、感应电机为伺服机电的新一代交流伺服系统。

目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路创造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性创造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。

1.1 伺服系统的基本概念1.1.1 伺服系统的定义“伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行住手。

伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵便方便的控制。

1.1.2 伺服系统的组成伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。

它由检测部份、误差放大部份、部份及被控对象组成。

1.1.3 伺服系统性能的基本要求1 )精度高。

伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。

2 )稳定性好。

稳定是指系统在给定输入或者外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。

3 )快速响应。

响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。

4)调速范围宽。

调速范围是指生产机械要求机电能提供的最高转速和最低转速之比。

5 )低速大转矩。

在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。

车身控制器设计方案设计一款高性能的车身控制器需要考虑以下几个方面：1.控制算法设计：车身控制器的核心是运动控制算法。

首先需要设计一种准确可靠的车辆运动模型，包括车辆的质量、惯性、悬挂系统等参数。

然后根据路面状况和驾驶员的操作指令，结合车辆动力学原理，设计控制算法以实现车辆的稳定控制、操纵性和驾驶舒适性。

2.传感器系统：为了实现车辆状态的准确感知，需要搭建一套完善的传感器系统。

这些传感器包括陀螺仪、加速度计、车速传感器、转向传感器等，能够实时获取车辆的速度、加速度、姿态角等信息。

同时，为了避免传感器误差的积累，可以采用多传感器融合技术，将多个传感器的数据进行滤波和融合，提高系统的鲁棒性和精度。

3.控制执行器：车身控制器的输出信号需要通过控制执行器来实现对车辆的动作控制。

常用的执行器包括发动机控制单元、制动系统和悬挂系统等。

发动机控制单元可以通过控制引擎输出扭矩来实现加速和制动动作；制动系统可以实现车辆的制动和防抱死功能；悬挂系统可以调节车辆的悬挂刚度和减震效果，提高车辆的操控性和行驶舒适性。

4.系统架构设计：车身控制器需要与其他车辆系统进行协同工作，因此需要设计合理的系统架构。

可以采用分布式系统架构，将车身控制器分为感知层、决策层和执行层。

感知层负责感知车辆状态；决策层负责根据感知信息和控制算法进行决策；执行层负责控制执行器实现车辆动作控制。

5.安全性设计：在车身控制器的设计中，安全性是至关重要的方面。

需要考虑系统的容错能力、故障检测和自适应控制等机制，确保在系统出现问题时能够及时发现并采取相应的措施。

同时，还需要考虑系统的防攻击性能，采用加密和认证技术保护系统的安全性。

总之，设计一款高性能的车身控制器需要综合考虑控制算法、传感器系统、控制执行器、系统架构和安全性等方面的要求。

只有通过合理的设计和严格的测试验证，才能确保车辆在不同路面和驾驶条件下的稳定性和可靠性。

基于CAN总线的伺服运动同步控制系统设计摘要：介绍了CAN总线与伺服电机的特点，运用伺服及其CAN总线技术实现的交流伺服运动控制系统，设计了整个控制系统的各个部分及其内部模块。

从硬件与软件两方面将其与一般的CAN总线控制系统相比较，体现出该系统各方面的特点与优势。

并讨论了伺服电机基于CAN总线的通信控制特性。

0前言CAN现场总线是20世纪80年代末由德国Bosch公司为公共汽车系统设计的现场总线，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信局域网，由于其高性能，高可靠性、实时性好以及独特的设计，已广泛应用于控制系统中的各检测和执行机构之间的数据通信，是迄今为止唯一成为国际标准的现场总线，也是公认的全球范围内最具前途的现场总线之一。

由于CAN总线系统的特性,后来CAN总线广泛地应用于过程工业、机械工业、纺织工业、农用机器、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域。

1999年，6千万个CAN总线控制器投入使用，2000年市场销售超过一亿个现场总线器件。

CAN总线在工控领域兴起应用热潮。

在印刷机械行业中，多电机的同步控制是一个非常重要的问题。

由于印刷产品的特殊工艺要求，尤其是对于多色印刷，为了保证印刷套印精度（一般≤0.05mm），要求各个电机位置转差率很高（一般≤0.02%）。

在传统的印刷机械中，以往大都采用以机械长轴作为动力源的同步控制方案，但机械长轴同步控制方案易出现振荡现象，各个机组互相干扰，而且系统中有许多机械零件，不方便系统维护和使用。

随着机电一体化技术的发展，现场总线技术不断应用到各个领域并得到了广泛的应用。

本文针对机组式印刷机械的同步需求，提出了一种基于CAN现场总线的同步控制解决方案，并得以验证。

1CAN总线控制系统设计CAN是一种串行通信总线，采用CAN2.0A或2.0B通信标准，广播式通信方式，多主结构，无损仲裁，有完善的错误检测机制，自动重发机制。

CAN具有技术先进、可靠性高、成本合理的特点，但CAN协议本身并不完整。

CAREER HORIZON学术平台・146・职业时空2011年2月或工作环境,争取公平公正的社会环境。

如可以通过组织未成年矫正对象开展读书活动、召开家长座谈会、设立心理矫正室、组织未成年矫正对象参加社区普法宣传活动、公益劳动等方式,为未成年矫正对象提供进一步接触社会的渠道,使未成年矫正对象在耳濡目染之中获得与人交往的技巧和积极向上的心态。

其次是帮助未成年矫正对象与各种社会机构和团体建立良好关系,并提高获得社会资源的能力。

在矫正工作中,各级矫正工作者同有关部门配合协调,切实解决他们在学习、就业中遇到的困难,如给予经济资助或法律援助,举办就业培训使之掌握一定的生存技能,以解除未成年矫正对象的后顾之忧。

团委、教育局、妇联、社区居委会等机构也应积极参与未成年人社区矫正工作,为未成年矫正对象争取学习、就业、保护隐私等正当权益,解决各种具体问题。

社区矫正工作中对未成年矫正对象价值观的重建和社会关系的恢复是相辅相成的:未成年矫正对象树立了正确的价值观之后,就能够与社会其他成员建立良好的关系,与社会发生良性互动并得到社会的接纳和认同;而在建立了良好社会关系的情况下,其他社会成员对未成年矫正对象的认同和支持将给其带来极大的心理满足感,促使其进一步完善自身人格和价值观,从而重新走上正常健康的生活道路而不再回头。

当然,“我们不能强求用一种药治愈所有的病,用一种方法矫治所有的罪犯”[1],但是,通过社区矫正工作对未成年矫正对象进行价值观的重建与社会关系的恢复,应该是有效促使未成年矫正对象回归社会的一剂良药。

参考文献:[1]布来克伯恩.犯罪行为心理学[M].北京:中国人民公安大学出版社,1991:250.收稿日期:2011-01-06作者简介:袁雪芬(1982-,女,威海职业学院教师,研究方向:单片机在汽车行业的应用。

摘要:随着汽车电子技术及网络技术的不断发展,汽车上的电子设备越来越多,人们对汽车安全性、可靠性的要求也越来越高,为解决由汽车电子元器件的增加而带来的通信问题,要求采用一种高速、多路、共享的汽车通信网络,文章主要从车身网络控制系统方面介绍了C A N 总线的应用。

基于 PLC 的伺服电机运动控制系统设计摘要：近年来，我国各个行业及领域广泛应用了PLC，对企业实现生产自动化奠定了重要的基础。

特别是PLC伺服电机运行控制系统的设计及实施，使电机运动质量与效率得到了进一步提升。

本文结合PLC伺服电机运行控制系统设计标准，以S7-1200为例，利用对程序与硬件的设计，保证了运动控制的精准性。

关键词：PLC；伺服电机；运行控制前言：伺服电机具有多重优点，如扛过载能力强、运行稳定、高速性能好以及精准度高等，已广泛应用在企业生产中。

但由于伺服电机大多使用的是NC数控系统，不仅运行成本高，且控制系统极为复杂，无法有效对接以PLC为主的控制器生产线，使得经济效益不是十分可观。

故而，在生产自动化水平的进一步提升下，为了最大程度保障产品精度性，就必须重视基础设计，通过对伺服电机运行控制准确性的提升，全面改善系统的生产效率与性能，从而实现经济效益最大化，降低企业的生产成本。

1基于PLC伺服电机控制系统设计分析PLC控制系统是一种专门用于工业生产的数字运算操作电子装置，其应用了一类可编程存储器，可满足内部存储、执行逻辑运算、顺序控制、定时、技术以及算数操作等要求，可以说是工业控制的核心。

就我国工业生产现状来看，大部分依然是采用的步进电机运动系统，其应用的步进电机步距角最小为0.36°（与电机转动一圈需要1000个脉冲相当），精度比较低，并且经常会出现失步问题，难以满足高精度生产工艺。

相比来讲伺服电机无论是在精度、速度、抗过载性能、响应速度、运行稳定性以及运行温度等方面均具有更大优势。

基于PLC进行伺服电机控制系统的设计，可以在原来的步进电机运动系统基础上，做进一步的优化，使得系统能够更好的适应高精度生产要求。

其中需要就目前所应用NC数控系统进行优化，解决其与PLC主控制器生产线无法有效对接的难题，满足高效生产的核心要求。

2伺服电机控制系统分析2.1运行控制模型如图1所示，伺服电机运行控制模型可用于构建伺服电机运动控制系统。

摘要数控机床作为机电一体化的典型产品,在机械制造业中发挥着巨大的作用,很好的解决了现代机械制造中结构复杂，精密，批量小,多变零件的加工问题,且能稳定产品的加工质量,大幅度提高生产效率。

本论文主要对数控机床伺服进给系统的机械部分这一课题进行探讨，文中详细描述了数控机床伺服进给系统的设计方法,包括传动系统总体设计，滚珠丝杠副的选择，伺服电动机的选择,精度和刚度验算。

同时运用软件Solidworks做出伺服进给系统的零部件，以及将各个零部件进行装配，二维工程图出图。

关键词：数控机床;伺服电动机；伺服进给系统；滚珠丝杠副AbstractNC machine tools as typical electromechanical products, plays an enormous role in machinery manufacturing, it solutes the problems of modern machinery manufacturing complex, precision, small batches，changeable parts processing, also it can be able to stable quality of products, increase productivity greatly. In this paper, it mainly explore to the topic of mechanical parts of NC machine tools’ servo feed system, This article describes the designing method of the NC machine tools’ servo feed system , including designing the transmission system, choosing Ball Screws, servo motor, checking the accuracy and rigidity. Make out parts of NC machine tools’ servo feed system and assemble the parts with solidworks. Export 2D engineering drawing and make the animations of feed system, produce three-dimensional cutaway views of Ball Screws and Rolling Guides.Key word: NC machine;Servo motor; Servo feed system; Ball Screws目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 数控机床的概念 (1)1.2 数控机床的组成分类及特点 (1)1.2.1 数控机床的组成 (1)1.2.2 数控机床的分类 (1)1.2.3 数控机床的特点 (2)1.3 数控系统的发展简史及国外发展现状 (2)1.4 我国数控系统的发展现状及趋势 (3)1.4.1 数控技术状况 (3)1.4.2 数控系统的发展趋势 (4)1.5 伺服系统的特点 (4)1.6 本课题的研究内容和方法 (6)1.7 本章小结 (7)2 进给系统的总体方案设计 (7)2.1 机床的主要性能 (8)2.2 进给系统的精度要求 (8)2.3 进给传动控制伺服系统的选择 (8)2.4 进给系统的传动要求及传动类型的选择 (9)2.4.1 进给系统的传动要求 (9)2.4.2 传动类型的选择 (9)2.5 电机与丝杠联接方式的选择 (10)2.6 进给传动方案设计 (11)3 数控车床伺服进给系统X轴选型 (12)3.1 滚珠丝杆机构的计算选型 (13)3.1.2 精度等级选定 (14)3.1.3 导程的计算和选定 (15)3.1.4 丝杆支承方式选定 (15)3.1.5 丝杆外径选定及校核 (15)3.1.6 计算最大轴向载荷 (16)3.1.7 轴向允许载荷计算 (16)3.1.8 丝杠允许转速计算及校核 (17)3.1.9 寿命计算及校核 (19)3.2 电机的选型 (19)3.2.1 转速的计算 (19)3.2.2 驱动扭矩计算 (20)3.2.3 计算角加速度 (21)3.2.4 电机所需的加速扭矩 (21)3.2.5 计算各种运动状态下点检所需要的驱动扭矩 (21)3.2.6 电机转动惯量要求 (22)3.3 滚珠丝杠副的支承的设计 (22)3.4 同步齿轮带传动的设计 (24)3.5 导轨的选择 (25)4 数控车床伺服进给系统Z轴选型 (26)4.1 滚珠丝杆机构的计算选型 (26)4.1.1载荷的确定 (27)4.1.2 精度等级选定 (27)4.1.3 导程的计算和选定 (28)4.1.4 丝杆支承方式选定 (29)4.1.5 丝杆外径选定及校核 (29)4.1.6 计算最大轴向载荷 (29)4.1.7 轴向允许载荷计算 (30)4.1.8 丝杠允许转速计算及校核 (31)4.1.9 寿命计算及校核 (33)4.2 电机的选型 (33)4.2.1 转速的计算 (33)4.2.2 驱动扭矩计算 (34)4.2.3 计算角加速度 (35)4.2.4 电机所需的加速扭矩 (35)4.2.5 计算各种运动状态下点检所需要的驱动扭矩 (35)4.2.6 电机转动惯量要求 (36)4.3 滚珠丝杠副的支承的设计 (37)4.4 联轴器传动的设计 (39)4.5 导轨的选择 (39)5 伺服进给系统的结构设计 (40)5.1 solidworks实体设计的特征功能及其在本次设计中的应用405.2 伺服进给系统主要零件的设计及装配 (41)5.2.1 导轨的设计 (41)5.2.2 Z轴丝杠螺母的设计 (45)5.2.3 添加轴承 (46)5.2.4 添加紧固件 (46)5.2.5 X轴滑块的设计 (47)5.2.6 丝杠的设计 (47)5.3 伺服进给系统零件的装配 (48)5.4 伺服进给系统的装配图 (49)结论 (51)致谢 (52)参考文献 (53)附录A (54)附录B (69)1 绪论1.1 数控机床的概念数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。

目录一、摘要 (1)二、引言.数控概述 (2)1.数控机床简介 (2)2.数控机床的特点 (2)3.数控机床的组成 (2)4.数控技术发展趋势 (3)三、数控加工工艺分析 (4)1.数控加工工艺概念 (4)2.数控加工工艺内容 (4)3.工序与工布的划分 (4)四、数控NC程序编制 (5)1. 数控编程的基本概念 (5)2. 数控编程步骤 (6)3. 数控车床程序的编制 (7)五、数控刀具的选用 (8)1. 数控机床的刀具特点 (8)2. 刀具材料 (8)3. 数控刀具的选择 (9)4. 切屑用量的选择 (9)六、夹具选择和装夹 (10)1. 夹具的分类 (10)2. 工件在数控车床上的装夹 (10)七、零件加工编程实例 (10)1. 零件的工艺分析 (11)2. 确定加工路线 (12)3. 制定加工方案 (12)4. 选择刀具及对刀 (12)5 .确定工件坐标系、对刀点和换刀点 (12)八、结论 (13)参考文献 (14)数控车零件工艺设计及NC编程摘要：数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。

数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。

通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。

数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。

NC编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。

专利名称：伺服定位控制系统及方法专利类型：发明专利
发明人：刘伟
申请号：CN201410140669.0
申请日：20140409
公开号：CN103941646A
公开日：
20140723
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种伺服定位控制系统，包括位置环控制单元、位置指令接收单元、指令余量计算单元以及插补位移计算单元，其中：所述位置指令接收单元，用于以通信周期T接收来自上位机的位置指令；所述指令余量计算单元，用于根据从上位机接收的位置指令迭代计算当前通信周期的位置指令余量；所述插补位移计算单元，用于根据所述位置指令以及指令余量计算当前通信周期内每一调度周期的插补位移值；所述位置环控制单元以调度周期T0输出包含所述插补位移值的位置环调度指令，T=n*T0且n为正整数。

本发明还提供一种对应的方法。

本发明通过对每个通信周期的位置指令进行重新规划，避免了位置指令的阶跃变化，可实现速度平稳变化。

申请人：苏州汇川技术有限公司
地址：215000 江苏省苏州市吴中区吴中经济开发区旺山工业园友翔路北侧
国籍：CN
代理机构：深圳市顺天达专利商标代理有限公司
代理人：陆军
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