为了满足电火花加工过程中伺服系统应具有高精度位置控制和快速回退响应等性能要求,本文提出了采用直流直线电机直接驱动电火花加工机床的工具电极的方法,以实现快速进给、准确定位、自动抬刀和短路快速回退等功能。 首先,本文介绍了直流直线电机的结构及其工作原理,建立了直流直线电机的数学模型,并对其进行了动态特性分析。 其次,针对电火花加工的特点,本文设计并实现了基于TMS320LF2407 DSP的电流内环、速度中环和位置外环的直流直线电机控制系统方案。在高速有效的数字PID算法的控制下输出一定占空比的PWM波形。通过判断电火花放电间隙状态,来确定伺服系统以位置控制或速度控制为主。速度环和电流环采用数字PI算法,位置环采用在线自整定模糊PID算法对PID控制器的三个参数K_P、K_I和K_D进行在线调整,有效地克服了由于直流直线电机的非线性、参数时变性以及模型不确定性等因素引起的控制难的问题。重点分析了模糊PID控制器设计过程,并进行仿真,结果表明,模糊PID控制系统相对于传统PID控制系统具有响应速度更快、调节能力更强的特点。仿真中的模糊控制规则对实现基于DSP的直流直线电机模糊PID控制具有一定指导作用。 最后,本文根据控制方案详细叙述了由TMS320LF2407开发的DSP直流直线电机控制器的硬件电路和软件结构,采用C语言和汇编语言混和编程,并进行了初步调试。