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基于NX-PLC联合仿真平台的电机驱动控制系统设计

一、选题简介、意义

随着科学技术的不断发展，旋转机械也想着越来越精密，转速越来越稳定发展，这也对旋转机械的转子的各种运动状态的测试、分析提出了更高的要求，这为转子控制学的研究提出了一系列的研究课题，也有力地促进了转子控制学的发展。对转子控制学特征的研究可以优化设计方案，从而提出更加高效节能、更加安全的转子系统，对于理论和实践都有着很大的意义。对于转子平台电机控制的研究方法主要有，利用机理分析法，建立电机驱动伺服系统的模型，并通过仿真与实际系统运行结果比较，验证模型的正确性，为控制算法的研究奠定基础；根据电机的模型，建立电机控制的系统框图，进行系统仿真，分析设计的控制算法。对此，可以进行联合仿真，对电机控制策略进行研究，可以方便的修改机械参数，进行一系列的仿真分析，以达到最好的机械设计效果，基于联合仿真的机电控制研究有着独特的优势，这种方法对一般的伺服系统也有很好的指导意义。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

（一）主要研究内容及要解决的问题

本文根据驱动装置结构设计对转子电机驱动进行了相关运动数据与电动机、功率变换器、传感器、控制器等选取的分析，转子优化平衡的方法，转子系统的驱动控制，和详细的运用UG 与PLC进行的联合仿真过程说明。通过对转子平台电机驱动控制系统的虚拟仿真分析说明了怎样使所含部件更稳定。本文相关内容如下：

               （1）完成电机、主轴及电气柜三维设计

               （2）完成PLC触摸屏编程

               （3）完成电机正反转虚拟调试

               （4）完成MCD环境搭建

               （5）完成点击主轴虚拟调试

（二）预期目标

1.确保运行过程中电机动态特性的稳定

2.适应控制系统低电压、大电流的工作特点

（三）研究步骤

1.完成电机、主轴及电气柜三维设计；

2.完成PLC触摸屏编程；

3.完成电机正反转虚拟调试；

4.完成MCD环境搭建；

5.完成电机主轴虚拟调试。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

第1章  绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外的发展现状及分析

1.3 本课题的主要研究内容

第2章  电机、主轴及电气柜三维建模及装配

2.1 引言

2.2 电机三维建模及整体装配

    2.2.1 新建模型文件及过程说明

    2.2.2 组件的装配

2.3 主轴三维建模及整体装配

    2.3.1 新建模型文件及过程说明

    2.3.2 组件的装配

2.4 电气柜三维建模及整体装配

    2.4.1 新建模型文件及过程说明

    2.4.2 组件的装配

2.5 本章小结

第3章  PLC触摸屏编程

3.1 引言

3.2 I/O地址分配

3.3 系统梯形图控制程序

3.4 HMI设计

3.5 项目下载

     3.5.1 PLC程序下载

   3.5.2 HMI程序下载

   3.5.3 运行与调试

3.3 本章小结

第4章 MCD环境搭建

4.1 引言

4.2基于NX CAD平台简化模型引入虚拟环境

4.4 本章小结

第5章 电机主轴虚拟调试

   5.1  引言

   5.2 基于NX与PLC的仿真实验设计

   5.3 仿真实验及结果分析

   5.3 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

 

总结

至此，伴随着设计研究的终结，本篇论文到此结束。纵观科技时代的发展，电机驱动控制变得越来越普及，越来越重要，而且在很大程度上方便了机械设备的操作与运行。借此，本文对电机驱动控制系统进行了设计与分析，探索电机驱动的动力学。本论文的主要工作内容如下：

⑴探寻本课题主要的研究内容，寻找大量资料了解所研究课题的背景和意义，以及近期所研究内容国内外的发展状况，并加以分析。

⑵进行所需模型的三维建模，分析其设计结构，根据研究内容，考虑到作业任务与硬件成本进行器械的选型。然后利用PLC进行了控制模块仿真设计。

⑶利用NX CAD代替实际设备进行虚拟操作，因为PLC的现场性与实时性，再用NX与PLC进行虚拟调试，模拟其在实际操作中可能呈现的样子。

本次研究从实际操作中的可行性出发，考虑其生产与制造成本，灵活运用所学的相关理论知识，在其间遇到的困难积极地用各种方法去解决。了解主轴电机的机械结构和工作原理，在原有课程学习过的基础上，对NX建模和PLC软件控制进行深一步的了解与自主运用，比之前在脑海中留存的映象更为深刻。而且利用这两个软件进行设计更为简便，更为人熟知，更容易理解，它们所呈现出的画面简洁，容易找出错误所在之处，得以及时修正，为后续联合仿真打下正确的基础，运用于现实生活中也会较为稳定，可以继续进行创新与设计，在数字化的今天，已经不仅仅是满足于现有的加工设备与软件技术，结合实际操作，在现有技术上加以改进，可能会呈现更好的效果。通过本次设计，既锻炼了我的文献查找与筛选的能力，又巩固了我对软件设计的动手能力，还补充了好多以前一知半解的问题和漏掉的小知识点。

 

参考文献

[1]王转卫，数字农业平台电机驱动控制系统设计，西北农林科技大学，2007.04

[2]宋昱霖，新能源汽车永磁同步电机驱动控制系统设计，中国科学院大学（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所），2021.08

[3]李智华（本科讲师），《机械设计的三维模拟与仿真分析，郑州职业技术学院

[4]宁银行，直流电机仿真实例设计与分析，上海电机学院电气学院，2013.06

[5]基于VR-CAD系统集成实现虚拟环境中建模

[6]刘朋飞，基于PLC数据驱动的换向器柔性生产线虚拟调试研究，华中科技大学，2022.12

[7]廉磊，基于NX MCD的机器人及光荣扶系统虚拟调试研究，燕山大学，2020.12

[8]林裕程、韩勇，基于NX MCD的数控机床调试[J]，制造技术与机床，2021

[9]洪仕林（工程硕士），永磁同步轮毂电机驱动控制系统设计与开发，山东理工大学，2022.02

[10]田磊、吴静、蒋东、张明伟、任兴、钱莹莹、陈央央，基于PLC和触摸屏的电机变频调速控制系统设计与实现[J]，辽宁工业大学电气工程学院，2017