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框架式液压机智能前端研究与开发

作　者: 陈吉朋
导　师: 陆宝春
学　校: 南京理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 液压机 智能前端 控制 诊断 远程服务
分类号: TG315.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


智能装备制造是高端装备制造业的重点发展方向之一。为促进智能装备技术的发展,以框架式液压机为研究对象,通过对人工智能、嵌入式控制等理论的研究与应用,探索液压机实时控制、故障诊断及远程知识服务技术,研究与开发具备智能控制、故障诊断及远程服务的智能前端装置。首先,分析了液压系统控制、诊断及嵌入式智能前端相关技术的发展与研究现状,指出了当前技术和理论上的不足,提出了液压机控制、诊断方法及智能前端总体设计方案；针对液压机控制问题,应用PSO优化算法结合ITAE准则,研究了一种非线性PID控制策略,提高了液压系统控制精度和动态响应特性；针对液压系统故障诊断问题,研究了基于神经网络的液压系统故障诊断策略,给出了液压系统智能故障诊断方法；其次,基于STM32微控制器,以非线性PID控制、神经网络故障诊断及TCP/IP协议为基础,完成了智能前端的通信接口、存储单元、Ethernet/GPRS等硬件设计及嵌入式非线性PID控制、嵌入式神经网络诊断、远程数据传输等软件设计；最后,对智能前端通信、存储、数据传输等功能进行了测试并结合框架式液压机实际工况开展了应用研究。本文开展的液压系统控制、诊断理论研究及液压机智能前端装置的设计与开发,完善了液压系统控制、诊断策略,提高了框架式液压机智能化、网络化水平,为智能制造装备的发展提供了思路。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题的研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 液压机伺服控制发展概况  9
    1.2.2 液压系统故障诊断发展概况  9-10
    1.2.3 嵌入式智能前端技术发展概况  10-11
  1.3 课题来源与研究内容  11-13
2 液压机智能前端总体设计  13-18
  2.1 系统设计需求分析  13-14
  2.2 系统总体方案设计  14-17
    2.2.1 总体框架设计  14
    2.2.2 硬件设计方案  14-15
    2.2.3 控制与诊断策略  15-16
    2.2.4 智能前端与PLC通信方案  16-17
    2.2.5 软件设计方案  17
  2.3 本章小结  17-18
3 智能前端控制与诊断关键技术研究  18-28
  3.1 基于PSO算法的液压系统非线性PID控制  18-23
    3.1.1 非线性PID控制模型  18-20
    3.1.2 基于PSO算法的非线性PID参数整定  20-23
  3.2 基于神经网络的液压系统故障诊断  23-27
    3.2.1 油路故障分析  23-24
    3.2.2 神经网络故障诊断策略  24-27
  3.3 本章小结  27-28
4 智能前端硬件设计  28-37
  4.1 硬件设计构架  28-29
  4.2 通信接口电路设计  29-31
    4.2.1 串口电路的设计  30
    4.2.2 USB设备接口电路设计  30-31
  4.3 数据存储电路设计  31-32
    4.3.1 FLASH电路设计  31-32
    4.3.2 SD卡电路设计  32
  4.4 远程数据传输电路设计  32-34
    4.4.1 以太网模块设计  33
    4.4.2 GPRS模块设计  33-34
  4.5 智能前端人机接口设计  34-36
    4.5.1 TFT LCD模块设计  34-35
    4.5.2 触摸屏设计  35-36
  4.6 本章小结  36-37
5 智能前端软件设计  37-55
  5.1 软件设计构架  37-38
  5.2 智能前端通信单元软件设计  38-45
    5.2.1 智能前端与液压机的通信  38-40
    5.2.2 基于以太网的智能前端远程通信  40-43
    5.2.3 基于GPRS的智能前端远程通信  43-45
  5.3 智能前端存储单元软件设计  45-48
  5.4 智能前端人机接口软件设计  48-52
  5.5 嵌入式智能算法软件实现  52-54
    5.5.1 嵌入式非线性PID控制单元软件实现  52-53
    5.5.2 嵌入式神经网络诊断单元软件实现  53-54
  5.6 本章小结  54-55
6 智能前端系统测试与应用  55-65
  6.1 智能前端测试  55-59
    6.1.1 通信接口功能测试  55
    6.1.2 USB及SD卡功能测试  55-56
    6.1.3 以太网通信测试  56-57
    6.1.4 嵌入式非线性PID控制测试  57-58
    6.1.5 嵌入式神经网络故障诊断测试  58-59
  6.2 智能前端应用  59-64
  6.3 本章小结  64-65
7 总结与展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-72
附录  72

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 锻造、锻压与锻工 > 锻造用机械与设备 > 液压机
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