大型伺服压力机的控制系统设计

伺服精压机控制系统研发及成形工艺库实现摘要：伴随生命周期的降低，客户需求的多元化，新型材料跟新科技的飞速发展，对加工设备的工作方式、动态性能制造工艺适应能力的需求不断提升。

但传统式生产设备工作方式单一化，制作工艺适应能力差，无法满足智能制造业对材料成型工艺操纵。

科学开发数据信息、信息内容智能化的加工设备则是发展的趋向。

关键词：伺服精压机；控制系统；成形工艺库1伺服压力机的国内外发展现状交流伺服电机具有输入信号控制、响应速度快、定位精度高、特性靠谱、响应速度快、负载能力高的特性。

额定扭矩还可以在额定值速度内导出来，这也是生产设备的绝佳推动源。

因而，交流伺服技术的发展生产设备中的运用是可持续的，冲压加工交流伺服技术的发展大大提升了其运行特性和加工工艺高效率。

直流伺服电机电机功率始终不大，这限制他在重型设备中的运用。

伴随着大空间伺服电机的提高，由于伺服驱动技术的众多优势，世界各国学界和生产商增强了对伺服驱动技术的探索。

1987年，美日互相交换100台伺服电机控制kn折弯机，这一行为下的伺服压机被称之为第一台商业伺服压机。

自20世纪90年代初之后，美国和日本致力于科学研究重型机械设备传动技术的巨变，俄亥俄州立高校工程实验室Yossifon和Shivpuri使用交流伺服电机控制滚珠丝杠或曲柄连杆，通过多杆机构将电机的回转运动转化成滚轴的直线运动)，生产制造木模板设备及300kN双动力冲压机。

除此之外，直流伺服电机直接驱动曲柄滑块冲压机床，滚桶速率还可以根据五金模具设计方案而改变。

2伺服精压机控制系统方案设计2.1直流伺服电机精压力机工作原理和设备伴随交流伺服技术性的不断完善，直流伺服电机在生产设备中的运用越来越广，严重影响不可以调整生产设备运行特性的不足，使生产设备更高效，大大提升了其运行特性制造工艺适应能力；简化加工设备的机械系统，降低成本能源消耗，提高工作效率；推动组装省时省力，减少机器设备维护费用。

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、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。

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电机制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电机、感应电机为伺服电机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、大规模集成电路制造、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、柔性制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，被控对象应自行停止.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、速度及位置都能灵活方便的控制。

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。

它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。

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电机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.6)能够频繁的启动、制动以及正反转切换。

伺服压力机数控系统的设计与实现分析发布时间：2022-01-12T08:45:04.624Z 来源：《科学与技术》2021年28期9月作者：张成淋[导读] 对于伺服压力机来说，其内部数控系统属于核心部分张成淋固高派动（东莞）智能科技有限公司广东东莞 523000摘要:对于伺服压力机来说，其内部数控系统属于核心部分，对压力机总体运行稳定性有着直接影响，积极落实伺服压力机的数控系统设计实现工作较为重要。

故本文主要围绕着伺服压力机的数控系统设计及其实现开展深入的研究和探讨，期望可以为后续更多技术工作者和研究学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。

关键词:压力机；伺服；数控系统；设计；实现；前言伺服压力机内部数控系统设计极具复杂性，所涉及内容相对较多，对专业性要求也较高。

因而，综合分析伺服压力机内部数控系统设计及其实现，对今后更好地应用及优化伺服压力机内部数控系统来说现实意义较为突出。

1、总体架构伺服压力机的数控系统总体架构以上位机、数据交互及运动控制模块为主。

上位机，可实现系统图形化的界面设计，基本功能以显示系统状态、加工曲线及吨位管理、参数管理、模具保护、电子凸轮等为主；数据交互模块，主控芯片选定Cortex-M3式架构MCU，该模块借助DPRAM和运动控制单位实现数据交互，把运动控制模块数据经CAN通信及时传递至上位机，通过系统界面显示出来。

上位机所设参数数据可下载至运动控制模块[1]。

系统通讯主要选定CAN所自定义的通信协议，上位机与运动控制模块可实现实时化的数据交互；而运动控制模块，其主要借助DSP的高速化计算功能，以此为运动控制基本算法载体，促使数控系统脉冲高速输出及实时化信号反馈得以实现，将运动控制DSP+FPGA硬件平台构建起来。

2、系统设计及其实现2.1 功能设计及其实现2.1.1 在上位机层面伺服压力机的数控系统设计当中，上位机选定成熟化工控主板，借助工控主板内所预设XPE系统，促使上位机具备WINDOWS的图形界面、多线程化管理机制、硬软件成熟化、数据存储等功能得以实现。

大型伺服压力机的控制系统设计
一、概述
大型伺服压力机的控制系统通常由可编程控制器（PLC）、环路控制器、传感器和执行机构等组成。

PLC系统是一种实时微处理机，它具有很高的处理速度、容错能力强、性价比高、容量大、操作简单等优势，是工业控制系统的主要控制元件。

PLC采用预先编程，根据实际情况不断更新程序，使其有效地控制生产过程中的控制变量。

它可以灵活地控制各种设备，如蒸汽阀、空气控制阀、电磁阀、吊车、搬运机械等，从而实现不同的过程控制效果。

二、系统设计
1.首先，确定大型伺服压力机的功能需求，比如操作速度、压力值、升力比和加载能力等，然后分析可能出现的问题和风险，并给出相应的解决方案。

2.然后，根据大型伺服压力机的功能需求，确定所需的传感器，例如温度传感器、压力传感器、空气流量传感器、液位传感器等，以及配套系统，例如加热装置、冷却装置、水箱等。

3.接下来，确定大型伺服压力机的控制系统结构，首先安装可编程控制器，其输出控制信号控制传感器和执行器，而传感器和执行器的反馈信号则由PLC进行调整，以调整机器的操作参数，并实现相应的控制功能。

大型多工位压力机的液压系统的优化设计液压系统是大型多工位压力机的核心组成部分，其设计的优化对于提高压力机的工作效率和性能具有重要意义。

本文将针对大型多工位压力机的液压系统进行优化设计，以提高压力机的工作效率和性能。

一、液压系统的组成大型多工位压力机的液压系统主要由液压泵站、液压缸、阀组和管路等组成。

液压泵站负责提供压力机所需的液压动力，液压缸负责实现压力机的升降运动，阀组负责控制液压油的流入和流出，管路负责将液压油传递到各个液压缸。

二、优化设计方案1. 选用适当的液压泵站在大型多工位压力机的液压系统中，选用适当的液压泵站对于保证液压系统的工作效率和性能至关重要。

我们可以根据压力机的工作条件和要求来选择液压泵站的类型和参数，如柱塞泵、齿轮泵等，以提供足够的液压功率和压力。

2. 合理设计液压缸的尺寸和参数液压缸是大型多工位压力机的主要执行机构，其尺寸和参数的设计对于保证压力机的工作效率和性能具有重要影响。

在设计液压缸时，需考虑到液压缸所需的工作力和行程，并匹配合适的液压缸类型和参数，如活塞直径、行程长度等。

3. 合理布置阀组和管路阀组和管路在大型多工位压力机的液压系统中起到控制和传递液压油的作用，其布置的合理性对于液压系统的工作效率和性能有直接影响。

在布置阀组和管路时，需遵循最短路径和最小阻力原则，以减小液压油的压力损失和流量波动，提高液压系统的响应速度和稳定性。

4. 采用先进的液压控制技术随着科技的发展，液压控制技术也得到了迅速发展。

在大型多工位压力机的液压系统中，采用先进的液压控制技术可以提高压力机的工作效率和性能。

例如，采用比例阀或伺服阀等精确控制液压油的流量和压力，可以实现压力机的精确控制和优化调节。

5. 合理选用液压油液压油作为液压系统的工作介质，其选用的合理性对于液压系统的工作效率和寿命有重要影响。

在选择液压油时，需考虑液压系统的工作温度、工作压力和密封要求等因素，并根据压力机的工作条件和要求选用合适的液压油类型和品牌。

伺服系统设计步骤及方法伺服系统是机电一体化系统，应采用机电一体化方法进行设计。

伺服系统设计，没有一成不变的答案，也没有统一的方法来得到答案。

不同要求的伺服系统，可采用不同的方法来设计，因而得到结构不同的伺服系统。

即使同样要求的伺服系统，不同的设计者也可能采遣煌的设计方法，因而得到不同的设计方案。

伺服系统结构上的复杂性，决定了其设计过程的复杂性。

实际伺服系统的设计是很难一次成功的，往往都要经过多次反复修改和调试才能获得满意的结果。

下面仅对伺服系统设计的一般步骤和方法作一简单介绍。

伺服系统的结构组成机电一体化的伺服控制系统的结础⒗嘈头倍啵但从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。

下图给出了伺服系统组成原理框图。

图伺服系统组成原理框图1、比较环节比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号的环节，O常由专门的电路或计算机来实现。

2、控制器控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。

3、执行环节执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作。

机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。

4、被控对象5、检测环节检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。

伺服系统设计要求1、稳定性伺服系统的稳定性指在系统。

上的扰动信号消失后，系统能够恢复p原来的稳定状态下运行，或者在输入的指令信号作用下，能够达到的新的稳定运行状态的能力。

稳定性要求是一项最基本的要求，是保证伺服系统能够正常运行的最基本条件。

伺服系统在其工作范围内应该是稳定的，其稳定性主要取决于系统的结构及组成元件p参数，可采用自动控制理论所提供的各种方法来加以控制。

2、精度伺服系统的精度是指其输出量复现输入指令信号的精确程度。

摘要本次毕业设计为压力机总体及控制系统设计。

压力机主要由主机、液压系统和电气控制系统三部分组成。

本文重点对电气控制系统进行了设计和编程，对压力机主机进行了简单的设计，并设计了压力机控制系统配套电气控制柜。

压力机的主机主要由横梁、滑块、工作台、导柱、主缸和顶出缸等组成，通过对主机载荷的分析，对横梁、滑块、工作台和导柱及其互相间的连接进行了简单的设计,进而完成了总体结构设计。

由给定设计参数，通过对压力机工作过程的分析,绘制了压力机工作流程图，确定了控制方案，完成了PLC选型、输入输出分配、器件选择及硬件接线等设计过程,并进行了相应的程序分析和编程。

对其中的保压过程闭环控制进行了一定的分析计算，确定了一些设计参数。

所设计控制系统能实现压力机启停、送料、手动/自动工作和安全互锁等工作要求,保证液压机安全准确工作.最后，本文对专用控制柜进行了设计，包括柜体外形尺寸、室内结构分布、器件安装、通风散热方案等.关键词压力机控制系统 PLCABSTRACTThe graduation design is general structure and control system design of 6300kN hydraulic press。

Hydraulic press mainly composed of three parts: the mainframe，the hydraulic system and the electrical control system。

This paper focuses on the design and programming of the electrical control system, and gives a simple design for the mainframe, and designed the complete electrical control cabinet of the machine。

基于牛顿迭代算法的伺服压力机控制系统研究I. 绪论A. 研究背景B. 研究目的C. 研究意义D. 研究方法E. 研究内容II. 相关技术理论介绍A. 压力机液压系统的基本原理B. 牛顿迭代算法基础理论C. 牛顿迭代算法在压力机控制中的应用III. 基于牛顿迭代算法的伺服压力机控制系统设计A. 系统框架设计B. 系统算法设计C. PID控制器设计D. 触摸屏人机界面设计IV. 系统仿真与实验分析A. 系统建模与仿真B. 实验装置与实验步骤C. 实验结果分析与讨论V. 总结与展望A. 研究成果总结B. 研究不足与展望C. 研究对压力机控制的贡献第一章：绪论A.研究背景伺服压力机是一种高精度机械设备，广泛应用于汽车、航空、轨道交通等行业的生产加工中。

压力机的控制系统对于机械加工的精度和效率具有重要的影响。

随着人类科技的不断发展和进步，压力机的自动化水平逐渐提高，压力机控制系统的研究与应用也愈发重要。

因此，设计一种高精度的伺服压力机控制系统具有重大实际意义。

B.研究目的本文旨在探究基于牛顿迭代算法的伺服压力机控制系统，通过数学模型的建立和仿真实验的对比验证，提高压力机的加工精度和效率。

具体目标如下：1. 建立基于牛顿迭代算法的压力机控制系统模型；2. 搭建仿真实验平台，比较常规PID控制器与本文提出的基于牛顿迭代算法的控制器的效果；3. 分析实验结果，总结提高压力机加工精度和效率可行的方法。

C.研究意义伺服压力机是加工行业中不可或缺的设备，其控制系统直接关系到加工质量和效率。

本文探究基于牛顿迭代算法的伺服压力机控制系统，旨在提高压力机加工的精度和效率，促进制造业的发展和智能化升级。

D.研究方法本文采用牛顿迭代算法对压力机控制系统进行控制，数学建模利用了压力机液压系统的基本原理，并采用MATLAB进行仿真实验分析。

E. 研究内容本文研究内容主要包括4个方面：1.分析伺服压力机的工作原理；2.介绍牛顿迭代算法基础理论；3.设计基于牛顿迭代算法的伺服压力机控制系统；4.分析仿真实验结果，总结提高压力机加工精度和效率的可行方法。

数控液压伺服系统设计与应用为提高液压系统控制精度，采用数控液压伺服控制取代传统的电液伺服控制。

介绍数控液压伺服系统的组成，重点介绍数控液压伺服阀的结构和工作原理，并介绍该系统的应用领域。

该系统采用PLC控制步进电机，不仅能够满足数控液压系统的快速性和可靠性要求，而且大大降低成本。

国内在液压精密控制领域，采用传统的电液伺服控制系统，但是其结构复杂、传动环节多、不能由电脉冲信号直接控制。

对于近现代液压伺服控制需考虑：(1)环境和任务复杂，普遍存在较大程度的参数变化和外负载干扰；(2)非线性的影响，特别是阀控动力机构流量非线性的影响；(3)有高的频宽要求及静动态精度的要求，须优化系统的性能；(4)微机控制与数字化及离散化带来的问题；(5)如何通过“软件伺服”达到简化系统及部件的结构。

发达国家已应用数字控制，即数控液压伺服系统来取代电液伺服控制系统。

作者经几年的努力，设计并研制成功自己的数控液压伺服系统，超越传统的电液伺服控制系统，大大提高控制精度。

现对该系统作简要介绍。

1 数控液压伺服系统的组成系统由数控装置、数控伺服阀、数控液压缸或液马达、液压泵站4大部分组成。

系统框图如图1所示。

数控装置包括控制器，驱动器和步进电机。

之所以采用步进电机，是由于计算机技术的飞速发展，使步进电机的性能在快速性和可靠性方面能够满足数控液压系统的要求，而其价格低廉，又由于数控液压系统结构的改进，所需电机功率较小，不需采用宽调速伺服电机等大功率伺服电机系统，大大降低成本。

液压缸、液马达和液压泵站是液压行业的老产品，只要按数控液压伺服系统的要求选取精度较高的即可应用。

伺服控制元件是液压伺服系统中最重要、最基本的组成部分，它起着信号转换、功率放大及反馈等控制作用心，所以整个数控液压伺服系统的关键部件就是数控伺服阀，它将电脉冲控制的步进电机的角位移精确地转换为液压缸的直线位移(或液马达的角位移)，即只要有了合格的数控伺服阀，就能获得不同的数控液压伺服系统。