基于模糊PID的负载模拟装置在智能制造技术与装备教学中的应用研究

摘要

为解决我国高等教育改革中实验教学资源匮乏的问题，推进“新工科”建设，设计了一种用于教学的串联式电动负载模拟器。该模拟器能够模拟机床主轴、数控机床、工业机器人等设备在实际工作环境下所受外部载荷，并通过给定的模拟工况加载信号实现对设备的有效加载，在课程实验中能够帮助学生更好地掌握理论知识。该文设计的用于教学的负载模拟器由以下几步实现：首先对主要驱动形式的特点进行分析，确定加载装置的整体构型设计；其次根据功能需求和整体方案规划，确定模拟器的结构和加载方式为串联结构和电动式加载；然后在加载装置控制系统部分，构建基于模糊PID的显式力控制器；最后基于负载模拟器开展单自由度恒定载荷加载试验。试验结果说明加载系统对定值加载误差较小，可以满足高精度的定值加载需要。

关键词

教学装置 / 力动态负载模拟器 / 模糊PID控制 / 机械实验教学 / “新工科”建设

基金资助

工信部2023年国产数控系统应用示范工程（HN工程）项目（2023ZY01076）