四辊卷板机适用于钢板等材料的弯曲成形工作,可卷制圆形,弧形和一定范围内的锥形工件,并有金属板材端部预弯功能,直边剩余少,效率高,并能在机器上对板材进行大体校平。永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,其特点是工作效率高、转矩脉动小、动态响应好、调速范围宽。因此,将电机作为驱动的全伺服四辊卷板机具有卷制精度高,定位精度更准确的特点,成为了卷板机发展的一个方向。针对全伺服卷板机的卷制特点与工艺需求,本文研究内容主要包括以下三个方面:(1)分析四辊卷板机卷圆成形工艺,熟悉卷制过程中准备、对中、预弯、卷制成形、合口等几个主要环节,明确控制对象和工艺流程。了解永磁同步电机的结构和工作原理,分析电机转子结构特点,熟悉永磁同步电机坐标变换基本原理,给出不同坐标系下的永磁同步电机数学模型,推导出状态方程描述的永磁同步电机数学模型。(2)相比常规PI控制的永磁同步电机,改进永磁同步电机的转速环以此改善鲁棒性问题,主要通过蝙蝠算法和BP神经网络对PI控制器进行优化。由于常规方法中PI控制器参数并非全局最优解,通过蝙蝠算法寻找最优解,并以此来改善其控制参数;采用BP神经网络控制,当系统的运行状态发生变化时,利用神经网络自动调节PI控制器的参数,通过自学习和加权系数的调整,进行PI控制参数优化。算法改进后,能够实现金属板材位置的高精度跟踪。(3)金属板材在卷制过程中,工件卷制的曲率半径是其最重要的参数,直接影响卷制成材率,因此,对金属板材曲率半径的在线检测尤为重要。利用激光测距装置,结合西门子300系列PLC,设计开发了一种金属板材曲率半径在线检测装置系统。通过金属板材的曲率半径的在线检测,达到卷制过程的闭环控制,确保金属板材卷制的精度及成材率。通过本课题研究,验证了全伺服四辊卷板机在进行转速控制优化后,并结合曲率半径检测系统,达到了金属板材高精度卷制要求,提高了卷制成形合格率。