[发明专利]一种数控冲床的刹车曲线自学习方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控冲床的刹车曲线控制方法。

背景技术

目前，国内数控冲床行业迅猛发展，应用于冲床的控制系统需求量激增；冲床刹车曲线是指冲床刹车后由于转动惯量过冲的角度与刹车前转动速度的关系，利用该曲线可以保证冲床刹车后停到上死点附近。当前使用的冲床控制系统大多采用以PLC为主的控制方式，不适合一些需要复杂运算的场合，导致冲床刹车曲线拟合精度的不理想。而且采用的刹车曲线学习自动化程度不够高，每次学习需要人为的设置几个不同的速度来记录停车角度。而且每台机器的刹车曲线参数不一样，所以每台机器都需要人工学习。给操作人员带来了一定程度上的不便。

发明内容

为了克服已有数控冲床的刹车曲线学习方法的操作麻烦、精度较低的不足，本发明提供一种操作方便、精度较高的数控冲床的刹车曲线自学习方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种数控冲床的刹车曲线自学习方法，所述方法包括以下步骤：（1）设置n个不同的频率，对应冲床n个不同的速度，n为自然数，且n≥5；冲床动作周期完成后刹车，等冲床停止后记录每次刹车前的速度和刹车后过冲的角度，即得到n个点数据；

（2）根据记录的n个点数据拟合出一条二次曲线，所述拟合方法采用最小二乘算法，存储该二次曲线的三个系数，得到刹车曲线。

进一步，所述步骤（2）中，将三个系数显示到触摸屏上以供人工微调。

本发明的有益效果主要表现在：操作方便、精度较高。

附图说明

图1是冲床刹车曲线自学习程序流程图。

图2是最小二乘法拟合二次曲线程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种数控冲床的刹车曲线自学习方法，所述方法包括以下步骤：（1）设置n个不同的频率，对应冲床n个不同的速度，n为自然数，且n≥5；冲床动作周期完成后刹车，等冲床停止后记录每次刹车前的速度和刹车后过冲的角度，即得到n个点数据；

（2）根据记录的n个点数据拟合出一条二次曲线，所述拟合方法采用最小二乘算法，存储该二次曲线的三个系数，得到刹车曲线。

进一步，所述步骤（2）中，将三个系数显示到触摸屏上以供人工微调。

冲床刹车曲线自学习方法主要由主控板实现，由触摸屏按钮输入启动。其流程如图1所示，首先须将主控板置于寸动模式下，然后主控板程序会在停机的情况下判断是否收到曲线学习信号，一旦收到曲线学习信号，便开始通过485通信设置变频器频率，从而设置电机初始速度，等待电机速度平稳后，自动闭合离合器启动冲床动作10个周期后断开离合器，并记录之前的冲床转动速度和停止后的过冲角度。接下来判断是否学习完所有设置的点，如果没有就继续设置速度增加10r/min，重新记录下一个曲线点，直到学习完设置的曲线点。之后便开始采用最小二乘算法把之前学习的10个曲线点拟合成一条二次曲线。以后冲床每次正常停车便可以采用这条曲线算出提前刹车角度，使冲床滑块停止到上死点附近。

最小二乘法拟合二次曲线过程如下：首先根据前面学习记录的几个曲线点坐标计算出法方程组的增广矩阵B，然后将矩阵B化成上三角矩阵，最后计算出二次曲线的三个系数。由于该MCU的内存较大，因此可以直接采用最小二乘法的矩阵运算求解，相比直接采用待定系数法求解大大减少了计算量。

本实施例中，冲床刹车曲线自学习的实现采用的硬件平台是基于arm-cortex-m3的stm32微控制器（MCU）的嵌入式方案。整个冲床控制系统由以stm32f103rb为主的触摸屏HMI终端和以stm32f103ze为主的主控板组成，两者之间通过232串口通信同步数据。刹车曲线的学习首先要将主控板置于寸动模式，然后按下触摸屏上的曲线学习按钮并输入密码后，触摸屏显示板会通过232串口发送曲线学习命令给主控板，主控板收到信息后会自动与变频器485通信依次设置10个不同的频率，对应冲床10个不同的速度，动作几个周期后刹车，然后等冲床停止后记录每次刹车前的速度和刹车后过冲的角度（位移），最后根据记录的这几个点拟合出一条二次曲线，并存储该二次曲线的三个系数，同时将这三个系数显示到触摸屏上以供人工微调。整个过程无需人工干预，而且刹车曲线的拟合也摒弃了以前PLC控制系统采用的折线拟合方法，采用了最小二乘算法的二次曲线拟合方法，提高了曲线学习的精度和适应性。这更符合冲床刹车后过冲角度与刹车前速度的二次曲线物理特性。