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专利号: 2013106320047
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.伺服压力机的无压力传感器控制装置,包括伺服电机(3)、压力机机械机构(4)和控制装置;所述伺服电机(3)上设置有速度传感器(6),压力机机械机构(4)上设置有位移传感器(7);其特征是:所述控制装置包括计算机数控系统(1)和速度伺服驱动系统(2);所述速度伺服驱动系统(2)上设置有负载观测器;

所述速度伺服驱动系统(2)与伺服电机(3)之间通过电源线相互连接,所述电源线上设置有电流传感器(5);

所述计算机数控系统(1)与速度伺服驱动系统(2)信号连接,电流传感器(5)和速度传感器(6)分别与负载观测器信号连接,负载观测器与计算机数控系统(1)信号连接,伺服电机(3)与压力机机械机构(4)相互连接,位移传感器(7)与计算机数控系统(1)信号连接。

2.根据权利要求1所述的伺服压力机的无压力传感器控制装置,其特征是:计算机数控系统(1)包括第一加法器(14)、第二加法器(15)、第三加法器(16)、位置控制器(13)、压力控制器(8)、压力/位置切换控制器(9)和速度给定限幅模块(10);

第一加法器(14)分别与位置控制器(13)和第三加法器(16)信号连接,位置控制器(13)与第三加法器(16)信号连接;第二加法器(15)与压力控制器(8)信号连接;第三加法器(16)和压力控制器(8)分别与压力/位置切换控制器(9)信号连接,压力/位置切换控制器(9)与速度给定限幅模块(10)信号连接。

3.根据权利要求1所述的伺服压力机的无压力传感器控制装置,其特征是:计算机数控系统(1)包括第一加法器(14)、第二加法器(15)、第三加法器(16)、位置控制器(13)、压力控制器(8)、速度给定限幅模块(10)和位置控制输出限幅模块(11);

第一加法器(14)与位置控制器(13)信号连接,位置控制器(13)与第三加法器(16)信号连接;第三加法器(16)与位置控制输出限幅模块(11)信号连接,位置控制输出限幅模块(11)与第二加法器(15)信号连接,第二加法器(15)与压力控制器(8)信号连接;压力控制器(8)与速度给定限幅模块(10)信号连接。

4.根据权利要求1所述的伺服压力机的无压力传感器控制装置,其特征是:计算机数控系统(1)包括第一加法器(14)、第二加法器(15)、第三加法器(16)、位置控制器(13)、压力控制器(8)、压力/位置切换控制器(9)、速度给定限幅模块(10)、位置控制输出限幅模块(11)和压力设定值模块(12);

第一加法器(14)与位置控制器(13)和第三加法器(16)信号连接,位置控制器(13)与第三加法器(16)信号连接;第三加法器(16)分别与位置控制输出限幅模块(11)和压力设定值模块(12)信号连接,位置控制输出限幅模块(11)和压力设定值模块(12)分别与压力/位置切换控制器(9)信号连接;压力/位置切换控制器(9)与第二加法器(15)信号连接,第二加法器(15)与压力控制器(8)信号连接;压力控制器(8)与与速度给定限幅模块(10)信号连接。

5.伺服压力机的无压力传感器控制装置的控制方法,其特征是:A、位移传感器(7)获得压力机机械机构(4)中滑块的实际位置信号;

B、电流传感器(5)获得电流信号,速度传感器(6)获得速度信号;

C、电流传感器(5)和速度传感器(6)分别将电流信号和速度信号输入到负载观测器中进行相应的计算,计算后得出压力机机械机构(4)中滑块的实际压力信号;

D、通过计算机数控系统(1)得出最终的控制信号,并把最终的控制信号出入到速度伺服驱动系统(2),由速度伺服驱动系统(2)输出到伺服电机(3),由伺服电机(3)实现最终的控制信号的运行。

6.根据权利要求5所述的伺服压力机的无压力传感器控制方法,其特征是:压力/位置切换控制器(9)内设置转换点设定值,所述转换点设定值包括冲压开始设定值和冲压结束设定值,通过将伺服电机(3)的角位移与转换点设定值进行比较,根据比较的结果,有位置控制器(13)控制伺服电机(3)和压力控制器(8)控制伺服电机(3)两种情况:A、位置控制器(13)控制伺服电机(3)空程向下变速运行;

B、位移传感器(7)实时检测压力机机械机构(4)中滑块的实际位置信号,并将检测到的实际位置信号输入到压力/位置切换控制器(9)内;

C、当压力机机械机构(4)的滑块运动到冲压开始设定值时,通过压力/位置切换控制器(9)切换为压力控制器(8)控制,即通过压力控制器(8)控制伺服电机(3)运行;

D、当压力机机械机构(4)的滑块运动到冲压结束设定值时,通过压力/位置切换控制器(9)切换为位置控制器(13)控制,压力机机械机构(4)的滑块空程返回。

7.根据权利要求5所述的伺服压力机的无压力传感器控制方法,其特征是:位置控制器(13)外环、压力控制器(8)内环组合,在压力控制器(8)内设压力定值,位置控制器(13)内设位置定值;压力控制器(8)的压力定值通过改变位置控制输出限幅模块(11)内位置控制输出限幅的大小来改变,控制过程的转换通过位置控制器(13)内的位置定值来强制执行;

控制过程如下:

先在位置控制器(13)内设定一个位置定值,同时,设置位置控制输出限幅模块(11)内的位置控制输出限幅处于最大值,使系统快速运行到指定位置;然后改变位置控制输出限幅模块(11)内的位置控制输出限幅值为系统所需的压力设定值,再在位置控制器(13)内设定一较大的位移量,系统就转换为压力控制器(8)控制。

8.根据权利要求5所述的伺服压力机的无压力传感器控制方法,其特征是:位置控制器(13)的输出端并联两个限幅器,所述压力设定值模块(12)用作压力的设定值,位置控制输出限幅模块(11)作为位置控制器(13)输出的饱和限;

压力/位置切换控制器(9)内设置转换点设定值;压力/位置切换控制器(9)通过比较实际位置信号与转换点设定值实现自动切换,转换点设定值包括冲压开始设定值和冲压结束设定值冲压开始设定值为 冲压结束设定值为180;

A、压力机机械机构(4)内的滑块先采用位置控制器(13)控制,实现向下运动,保证滑块运动的精度;

B、当滑块的实际位置达到冲压开始设定值时,系统就由位置控制器(13)控制自动转换为压力控制器(8)控制;

C、当滑块的出力与压力设定值模块(12)内的压力设定值出现误差时,伺服电机(3)的转速发生变化,滑块位移也相应发生变化;

有如下两种情况:

情况一、当转速变大时,滑块位移超调,误差会变负,压力设定值模块(12)内的压力设定值为负,滑块反向运行到设定值;

情况二、当转速变小时,滑块位移出现跟踪误差,压力设定值模块(12)内的压力设定值为正,滑块又会运行到设定值;同时滑块的出力得到保证;

D、当滑块的实际位置达到冲压结束设定值时,系统就由压力控制器(8)控制自动转换为位置控制器(13)控制,滑块就会以位移控制方式自动退回。