数控转塔冲床作为板材加工中的高端设备,近年来备受人们的青睐。目前我国数控冲床的动力核心部分——高速液压伺服控制系统一直依赖进口,迫切需要开发具有自主知识产权的高速集成化液压伺服系统。本课题所研究的是用于高速转塔冲床的电液伺服控制系统。该系统主要是通过液压缸来驱动冲床的冲头,由电液伺服阀进行冲压控制,结构紧凑而简单。伺服控制器采用美国TI公司生产的工业级TMS320LF2407 DSP芯片,控制算法采用了神经网络PID控制算法,因此无论在控制精度和控制速度等方面都有了飞跃式的提升。额定工作压力20吨,冲压速度达到600次/min,最高速度能达到1000次/min。其次,由于系统采用了闭环控制,液压缸行程可任意调节,因此可以通过控制冲头的行程来调节成型模具,使用方便。本文首先介绍了课题的背景及意义,然后介绍了数控转塔冲床主传动系统的发展过程及国内外数控机床业发展的现状及趋势。本课题通过查阅国内外大量相关文献确定了由电液伺服阀实现冲压控制的设计方案。由于电液伺服阀具有响应快、控制精度高的优点,在高速、高压、高频控制系统中得到了广泛的应用。根据系统的设计方案,对系统的主要液压元件进行选定并建立了液压系统的数学模型。建立液压系统数学模型的目的是为了便于仿真,通过仿真研究可以了解液压系统的动态性能,为改进和完善系统的控制性能提供理论依据。本文首先确定了电液伺服阀的数学模型,并根据液压缸的流量方程和活塞运动方程对阀控缸建立了数学模型,最后得到了整个液压伺服系统的传递函数。电液伺服控制系统是由数字元件进行控制的,数字控制器是整个控制系统的核心部件,整个系统控制品质的高低取决于程序中的控制算法。为保证控制算法的实现,我们选用DSP作为控制器的核心。整个系统的硬件包含A/D和D/A模块、电源模块、电平转换模块、JTAG接口模块、存储器模块以及SCI异步串行通信模块等。本课题所研究的电液伺服系统属于典型的非线性控制系统,利用传统的PID控制算法很难取得良好的控制效果,因此本课题选用了神经网络PID控制算法,它能够通过自学习功能对PID的三个参数进行在线调整,能够对非线性控制系统达到良好的控制效果。最后,利用所建立的液压伺服系统的数学模型和神经网络PID控制算法,在MATALAB工具软件的基础上进行了仿真实验,给出了仿真结果,并对仿真结果进行了分析。通过仿真,可以清晰的看出神经网络PID控制算法无论从稳定性还是快速性方面都有了很大的提高,能够满足系统的性能要求。