金属带锯床控制系统的建模仿真与设计

• 作 者: 马飞
• 机 构: 武汉理工大学
• 出 处: 武汉理工大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 金属带锯床 控制系统 建模仿真 锯切效率 加工精度

弓锯床、圆盘锯床及带锯床是三种主要锯床形式,其中带锯床正逐步代替传统弓锯床和圆盘锯床,开始占据主导地位,这一趋势在德国尤为明显。带锯床中用于锯割碳素结构钢、低合金钢及不锈钢等各种金属材料的带锯床也叫金属带锯床。我国带锯床的发展经过40年的艰苦努力,在技术与应用上均取得了重大突破,但与国外先进锯床技术相比还有一定差距,有待改进。　　
提高锯切效率和加工精度是现代金属带锯床发展面临的两大技术难关,为改进金属带锯床的锯切性能,在保证锯切效率的前提下提高锯切精度,本文将模糊PID控制方式应用于金属带锯床控制系统中。通过对金属带锯床系统的分析研究,为简化模型,本文将其控制系统分成主电机驱动带锯条转动部分、液压控制部分和锯切加工部分,其中液压控制部分又分为液压进给和液压张紧两部分,分别对各部分建立数学模型,并在MATLAB中仿真实现。参考G402X卧式金属带锯床进行合理的参数设置,分析比较各个部分分别在PID控制和模糊PID控制下的性能。仿真结果表明将模糊PID控制算法应用于金属带锯床控制系统中可加快系统响应速度,减小超调,缩短调节时间,而且提高了系统的抗干扰能力。通过对锯切系统的分析,本文提出可通过根据锯切力反馈控制进给速度来保证锯切效率,根据锯条振动反馈控制张紧力以保证锯切面的平整度,提高加工精度,并给出锯切加工中锯切速度、进给速度及张紧力的调整规则。这为锯床系统的改进提供了可靠的理论支持。　　
本设计将原G402X型锯床的手动进给改为自动,并将模糊PID控制算法应用于该系统,实现系统的自动化。控制系统的核心采用PLC控制技术,控制简单,操作方便、安全,实现了设计的低成本。控制方式的改进提高了锯床切削的精度和效率,达到了预期效果,这对锯床行业的发展具有一定的社会价值和经济价值。