电机转子绕线机数控系统设计与实现
新型全自动转子绕线机设计
新型全自动转子绕线机设计发布时间：2022-10-13T05:38:00.556Z 来源：《科学与技术》2022年6月11期作者：徐冠军[导读] 绕线机作为电机制造过程的关键设备，随着装备制造业的快速发展，对绕线机提出了更高的要求，全自动转子绕线机实现了绕线生产的自动化徐冠军江门市屹成智能装备有限公司摘要：绕线机作为电机制造过程的关键设备，随着装备制造业的快速发展，对绕线机提出了更高的要求，全自动转子绕线机实现了绕线生产的自动化，极大了改善了手动绕线与半自动绕线的技术缺陷，生产效率、产能与产品质量得到了很大的提高，因此，本文对全自动转子绕线机开展了研究，本文设计的新型全自动转子绕线机体积小，工作效率高，产量大，产品质量稳定，安全性能良好。
关键词：绕线机全自动效率高前言近些年来，随着电器、通信、汽车、电子等行业的发展，微电机制造行业的发展速度较快，电机生产设备是我国装备制造的重要研究方向。
绕线机作为电机制造过程的关键设备，据统计，2021年，绕线机全球销量达9.4亿美元，预计2028年将达到18亿美元，市场需求广阔。
目前，绕线机行业以日本与意大利占据了大部分是市场份额，且技术远领先于国内，随着下游应用行业的需求拉动，同时随着人工成本的压力，急需开发出高效的转子绕线机。
1.绕线机的发展历程20世纪90年代，随着制造业进入快速发展阶段，促使了绕线机的应用。
绕线机由手动绕线、半自动绕线，发展成全自动绕线，手动绕线是指工人必须手动排线，同时还需计算绕线的电阻，手动绕线效率低，质量参差不齐。
半自动绕线机仍由一根人工扁缆组成，增加了技术装置，可以实现自动记录绕线技术，在一定程度上半自动生产使工人的工作量得到了减轻，加工效率有一定的提高，但仍然受限于工人的经验与操作的熟练程度。
全自动绕线机的出现，实现了绕线生产的自动化，极大改善了手动绕线与半自动绕线的技术缺陷，生产效率、产能与产品质量得到了很大的提高，为下游制造业降低了生产成本。
台达数控定子绕线机伺服系统应用实例
台达数控定子绕线机伺服系统应用实例随着科技的进步，数控技术也在快速发展。
台达数控定子绕线机伺服系统作为一种先进的智能设备，已经逐渐被用于各种领域的生产制造。
本文将介绍一个台达数控定子绕线机伺服系统的应用实例。
台达数控定子绕线机伺服系统是一种高精度的自动化设备，它采用伺服电机控制定子的绕线，可以用于生产各种形状的电机、发电机定子。
本文所介绍的应用实例是在电机生产行业中，使用台达数控定子绕线机伺服系统进行绕线生产的案例。
案例描述：A公司是一家专业生产电机的公司，他们需要生产一批新产品，这个产品的形状非常复杂，传统的绕线方式无法满足生产要求。
于是A公司决定采用台达数控定子绕线机伺服系统进行生产。
首先，设计师通过在台达数控定子绕线机伺服系统中录入产品的3D模型，对于电机定子的形状、环数、线径等参数进行设置。
系统会自动计算定子的绕线长度和线圈数。
绕线程序还会自动生成，整个过程完全自动化，减少了人工干预，提高了生产效率和精度。
经过精细加工的电机定子被送到台达数控定子绕线机伺服系统中，该设备会自动识别定子的形状和大小，确定绕线路径，并根据预设的参数对电机进行绕线。
绕线过程中，伺服系统会实时监控和调整定子的绕线速度、绕线紧度、线圈层数等参数，确保绕线的质量和精度。
一旦绕线完成，设备会自动停机，人员只需要将绕好的定子取出即可。
使用台达数控定子绕线机伺服系统的好处不仅仅是生产效率高、精度高，还可以大大降低人工成本，避免了传统绕线方式中常常出现的工艺纠错问题。
A公司的定子生产线，使用台达数控定子绕线机伺服系统后，单个定子的生产周期从原来的半小时缩短至10分钟，生产效率提高了5倍以上，并且产品的质量稳定性也得到了极大提高。
结论：台达数控定子绕线机伺服系统的出现，对于电机制造行业来说是一项革命性的进步。
它以自动化、高精度、高效率的特点，使电机的生产不再依赖于人工技巧，大幅度提高了电机制造的质量和效率。
随着科技的不断进步，我们相信，台达数控定子绕线机伺服系统也将在各个领域中得到更广泛的应用。
plc-绕线转子电动机正逆转控制程序设计
东北石油大学课程设计课题院程目系PLC 控制系统课程设计绕线转子电动机正逆转控制程序设计电气信息工程学院专业班级学生姓名学生学号指导教师2011 年11 月18日课程题目东北石油大学课程设计任务书PLC 控制系统课程设计绕线转子电动机正逆转控制程序设计专业自动化姓名学号主要内容：1．设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等。
2．系统有启动、停止功能。
3．运用功能指令进行PLC控制程序设计。
4．进行系统调试，实现绕线转子电动机正逆转的控制要求基本要求。
基本要求：1．在工程设计中，必须严格贯彻执行一系列国家技术标准和规定2．边学习标准和规定边上机设计3．必须按阶段完成任务4．设计完成后交出一份包括上述三个部分符合撰写规范的设计报告主要参考资料：[1]陈建明.电气控制与PLC应用,电子工业出版社,2007.[2]邓则名.电器与可编程控制器应用技术,机械工业出版社,2005.[3]郁汉琪.电气控制与可编程序控制器,东南大学出版社,2003.完成期限2011.11.14—2011.11.18指导教师专业负责人2011 年10 月24 日目录第1章绕线转子电动机概述 (1)1.1绕线转子电动机的基本结构 (1)1.2绕线转子电动机控制工艺分析 (1)第2章控制电动机运行的总体方案介绍 (2)2.1系统硬件组成 (2)2.2控制方法分析 (3)2.3I/O分配 (3)2.4系统结线图设计 (4)第3章控制系统梯形图程序 (5)3.1控制程序流程图设计 (5)3.2控制程序时序图设计 (5)第4 章系统调试及结果分析 (6)4.1系统调试及解决的问题 (6)4.2顺序功能图 (7)附录 (8)结论与体会 (10)参考文献 (11)第1章绕线转子电动机概述1.1绕线转子电动机的基本结构电动机是一种把电能转化为机械能的机械。
它的基本原理是利用带导体和磁场间的香花作用而把电能转化为机械能。
电动机的结构主要包括两部分：转子和定子。
电机转子自动安装控制系统设计方案
电机转子自动安装控制系统设计方案电机转子自动安装控制系统设计方案是一项关键技术，旨在实现电机转子自动化生产线的高效运行。
该系统主要由机械结构、电气控制、传感器和计算机控制等部分组成。
在机械结构方面，该系统采用先进的机械臂和传送带等设备，实现电机转子自动装配和定位。
机械臂和传送带的运动速度和精度可以通过电气控制系统进行精确调节，以确保装配和定位的准确性和稳定性。
在电气控制方面，该系统采用先进的控制器和驱动器，实现电机转子自动装配的精准控制。
控制器和驱动器可以根据电机转子的尺寸和形状进行自适应调节，以确保装配的准确性和稳定性。
传感器是该系统的核心部分之一，用于检测电机转子的位置、尺寸、形状和姿态等参数。
该系统采用多种传感器，如激光测距传感器、视觉传感器和力传感器等，以确保装配的准确性和稳定性。
计算机控制是该系统的另一个重要组成部分，用于实现电机转子自动化生产线的整体控制和管理。
计算机控制系统可以实时监测和控制电机转子自动装配的各个环节，以确保生产线的高效运行和质量控制。
总之，电机转子自动安装控制系统设计方案是一项复杂而关键的技术，需要多个方面的技术支持和协同合作才能实现，该系统的成功应用将为电机制造业的高效生产和质量控制提供强有力的支持。
定子绕组嵌线机的设计和生产数字化技术
定子绕组嵌线机的设计和生产数字化技术定子绕组嵌线机是电机制造过程中的重要设备，用于电机定子绕组的绝缘嵌线。
随着数字化技术的快速发展，定子绕组嵌线机的设计和生产也逐渐实现了数字化。
本文将介绍定子绕组嵌线机的数字化技术应用，并探讨其在设计和生产过程中的优势和挑战。
首先，定子绕组嵌线机的数字化技术应用主要体现在以下几个方面：1. 设计过程中的数字化：传统的定子绕组嵌线机设计通常依赖于经验和试错。
而数字化技术可以通过建立三维模型和仿真模拟，实现对设计参数的快速调整和优化。
例如，利用计算机辅助设计（CAD）软件可以快速绘制定子绕组嵌线机的机械结构图，并进行各项参数的模拟和优化，从而提高设计效率和准确性。
2. 生产过程中的数字化：数字化技术在定子绕组嵌线机生产过程中的应用主要体现在两个方面。
首先，通过数字化控制系统可以实现对定子绕组嵌线的自动化控制。
传统的机械控制方式需要操作员进行繁琐的手动调整，而数字化控制系统可以通过编程自动完成定子绕组嵌线的各个工艺参数调整，大大提高了生产效率和稳定性。
其次，数字化技术可以实现对定子绕组嵌线机生产过程的数据采集和分析。
通过传感器和数据采集系统，可以对定子绕组嵌线的各项参数进行实时监测和记录，以便进行质量控制和生产过程的优化。
其次，数字化技术在定子绕组嵌线机的设计和生产中具有以下优势：1. 提高生产效率：传统的定子绕组嵌线机需要依赖操作员的经验和技能进行调整和控制，容易受到人为因素的影响，导致生产效率低下。
而数字化技术可以实现定子绕组嵌线机的自动化控制和优化，提高生产效率和稳定性。
2. 提高产品质量：数字化技术可以实现对定子绕组嵌线机生产过程的实时监测和记录，及时发现质量问题并进行调整和改进。
同时，通过数字化设计和仿真分析可以优化定子绕组嵌线机的结构和参数，提高产品的质量和可靠性。
3. 降低人力成本：传统的定子绕组嵌线机需要依赖熟练的操作员进行调整和控制，而数字化技术可以实现对定子绕组嵌线机的自动化控制和优化，减少人力成本和培训投入。
转子绕线机控制系统的校正设计仿真
南京工程学院课程设计任务书课程名称自动控制原理B院（系、部、中心）电力工程学院专业班级姓名学号起止日期指导教师自动控制系统课程设计题目：转子绕线机控制系统的校正设计仿真摘要：利用MATLAB 软件的Simulink 仿真平台,对转子绕线机控制系统进行数学建模和系统仿真,并结合Bode 图进行分析研究,肯定调节系统的控制器参数,从而取得理想的设计结果.通过对其进行仿真研究,验证了设计的可行性。
关键词：绕线机; 超前校正 ;极点配置 ;MatlabCalibration of rotor winding machine control system design and simulation Abstract ：Use of MATLAB software Simulink simulation platform, the rotor winding machine control system mathematical modeling and simulation, and combining the Bode chart analysis, the controller parameters of control system, to obtain ideal result of the design. Through carries on the simulation study, verify the feasibility of the design.Key words: winding machine; Advanced correction; Pole assignment; MATLAB.0、引言转子绕线机，顾名思义绕线机是把线状的物体缠绕到特定的工件上的机械。
原电动工具行业常常利用手动绕线设备效率低、精度差，不能适应电动工具行业生产规模化进展的需要。
本设计是通过改良电动机转子线圈的绕制方式完成设计一种转子绕线机，旨在提高 电枢制造的自动化程度，减轻绕线劳动强度，提高电枢的整体质量，实现绕线槽满率高，绕线圈数精准，降低废品率，同时兼顾操作者的方便性。
绕线式异步电动机转子串电阻起动制动控制系统设计样本
课程设计阐明书（/第二学期）课程名称: 可编程控制器应用程序设计题目: 绕线式异步电动机转子串电阻_________起动制动控制系统设计专业班级:学生姓名: __学号: __指引教师：侯帅, 安宪军, 王静爽设计周数: 两周设计成绩:年6月30 日目录1.课程设计目 (2)2.课程设计详细规定 (2)3.课程设计正文..................................................................................... (2)3.1 PLC硬件设计 (2)3.1.1 S7—200PLC简介 (3)3.1.2 方案设计 (3)3.1.3原理图 (4)3.2 PLC软件设计 (5)3.2.1 系统分析和设计 (5)3.2.2 系统调试 (5)3.2.3 系统实行及程序 (6)3.3 监控组态软件设计 (10)3.3.1 监控界面 (10)4.课程设计总结.......................................................................... . (10)5.参照文献 (11)一.设计目1.掌握s7---200系列可编程控制器硬件电路设计办法。
2.纯熟使用s7---200系列可编程控制器编程软件, 掌握可编程控制器软件程序设计思路和梯形图设计办法。
3.掌握s7---200系列可编程控制器程序应用系统调试、监控、运营办法。
4、掌握组态软件使用, 实现上位机与下位机通信, 理解工业控制实时监控。
5、通过课程设计使学生能纯熟掌握数据查询（图书、网络）, PLC课程与监控组态课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用, 使理论知识和实践结合起来。
二.设计规定1.异步电动机控制装置设计异步电动机控制装置硬件构成: 异步电动机控制装置由绕线式异步电动机、PLC.5段电阻、制动闸等部件构成。
转子绕线机控制系统
转子绕线机控制系统结构示意图转子绕线机结构图控制器c sG（）设计的具体要求是[22]：1）响应的稳态误差小于10﹪，静态速度误差系数vK=10；2）系统对阶跃输入的超调量在10﹪左右；3）按 =2％要求的系统调节时间为3s左右。
为了提高系统的稳定精度，必须采用高增益，但过高的1K 对系统的稳定性和动态性能都会产生不利影响。
需要调节不同的1K 值下的系统响应。
1K =500时对应的控制器的瞬态响应如图16所示。
Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e0246810120.20.40.60.811.21.41.61.8System: GP eak amplitude: 1.7Overshoot (%): 69.9At time (sec): 0.607System: Gse Time (sec): 0.205System: GSettling Time (sec): 7.51System: G Final Value: 1上升时间s t r 205.0=，峰值7.1)(=p t h ，超调量%9.69%=σ，峰值时间s 607.0=p t ，调节时间s 51.7=s t ，终值1)(=∞h 。
速度误差系数c v s 0s =50limG K →（）1050500501===K 速度误差()%1050050501===∞K e ss当1K 取不同值时系统的各项性能当1K =500， )(∞ss e =10％，刚好满足设计要求，但系统对阶跃输入的σ％=70％，s t =8s ，远大于设计指标值。
因此，必须采用较为复杂的校正网络。
)(∞ss e 要求，取1K =500,绘出未校正系统的伯德图10101010-150-100-5050M a g n i t u d e (d B )10-110101102103-270-225-180-135-90P h a s e (d e g )Bode DiagramGm = 15.5 dB (at 17.3 rad/sec) , P m = 59.2 deg (at 5.41 rad/sec)Frequency (rad/sec)超前校正：Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e00.51 1.50.20.40.60.811.21.4校正后系统的阶跃响应表明，系统引入超前校正网络后，相角裕度明显增大，动能改善较大，超调量及调节时间已能满足设计要求，但校正后系统的静态速度误差系数1800 3.55.0451025v K ⨯==⨯⨯＜10使得系统斜坡响应的稳态误差高达20%，不符合设计指标要求。
数控细微绕线机控制系统的设计与实现
３ 控 制 系 统 原 理
如 图 １ 示 的 以 ＡＴ８ Ｃ５ 所 ９ ２单 片机 为 中心 构 成 的
控 制 系统 ，由 于程 序 存 储 器 在 单 片 机 内部 ， 四个 口都 可 以作 为 ｉｏ 使 用 ， 大 简 化 了外 围 电 路 ， 高 了 系 ／ 大 提 统 的可靠 性 。
２ 实现 原理
与 普 通绕 线 机一 样 ， 密 绕线 机 的排 线 也 是 用 步 精 进 电 机来 实 现 的 ， 线 张力 的控 制 也用 了弹 簧 摩 擦 片 放
擦 片 式 ， 过细 致 调节 完全 可 以 满足 要求 。 经 ２ ２ 排 线原 理 ． 绕 细线 线 圈 时一 般 采 用 两 种 排 线 方 式 ， 自由排 即 线 和强 制排 线 。 这两 种 排线 方 法各 有 千秋 ， 自由排线 靠 线 的张 力 及摆 动 轮或 摆 锤 的摆 动 来 排 线 ， 轮 与 线 圈 导 骨架 之 间 的距 离较 远 ， 只要 调 节得 当 ， 匝线 都 能 紧密 每 排绕 ， 全 可 以使 绕 出 的线 圈达 到“ 面 ” 果 ， 是调 完 镜 效 但 节起 来 比较 困难 ， 主要 是 机械 方 面 的调试 量 太 多 ； 强制 排线 利 用 绕 线 主 轴 与排 线 轴 的 同步 运 动 技 术 ， 每 绕 使 圈 ， 线 机构 步进 一 定 的距 离 ， 排 一般 是 步进 一 个线 径 的距 离 ， 电子 数控 技 术发 展 的今 天 ， 现起 来 并 不 困 在 实 难， 只要 事 先设 置 好绕 线参 数 ， 需 要太 多 的调 试 即可 不 绕线 ， 经 过我 们 反复 试 验 ， 但 强制 排 线方 式 用 于高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ速绕 制 ０１ ． ｍｍ 以下 的线 圈 时 非 常 困难 ， 常 出 现 乱 绕 现 经
高速自动绕线机的设计
I高速自动绕线机的设计摘要本文主要介绍的是高速自动绕线机的设计全过程，并对设备的整个工作、动作过程和绕线机的工作原理进行了分析。
设计了绕线机的硬件结构，对各部分的硬件设计进行详细的校核工作。
对于该自动绕线机的软件控制系统，本文提出运用三菱PLC进行控制的总方案，对绕线机的各个动作进行控制，使三个轴的运动相互协调，以顺利完成整个绕线工作的过程。
通过设计，该绕线机通过运用高可靠性的PLC进行运动控制和使用触摸屏进行生产条件的调节可以大大提高工作机的运行效率。
能够较好地完成绕线机的高速自动绕线的要求，该绕线机主要可应用于电机转子线圈的自动缠绕，可以达到比较好的生产效果，满足产品的质量要求。
关键词：PLC，触摸屏，运动控制，交流驱动，自动绕线II High speed automatic winding machine designABSTRACTThe whole process of design of the high-speed automatic winding machine is produced in this paper. The entire work process of the equipment and the mechanics of the winding process are analyzed. The hardware structure of the various parts of the winding machine is designed. Conduct a detailed check of the various parts.For the software control system of the automatic winding machine, this paper proposes the use of Mitsubishi PLC to control the various movements. Through the use of the Mitsubishi PLC, the movements of the three-axis are coordinated very well! The whole process of winding can be completed very smoothly.Through the design, the machine with PLC which is highly reliable for motion control and with the use of touch-screen for the regulation of production conditions can greatly improve the efficiency of machine operating. This machine can run automatically at a high speed. It can be applied to produce the rotor of motor for coil winding. It can meet the high quality and high efficiency requirement!Keywords: PLC, Touch-screen, Movements Control, AC drives, Automatic WindingIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (2)1.1 设计要求 (2)1.1.1 绕线机的含义 (2)1.1.2 设计要求 (2)1.2 当前发展状况 (2)2 总体方案设计 (4)2.1 机械设计的步骤和方法 (4)2.2 绕线机总体结构的设计 (6)3 转子主轴结构的设计 (8)3.1 转子主轴的方案设计 (8)3.2 转子主轴结构各部分的设计 (8)3.2.1 三爪卡盘的设计 (8)3.2.2 轴的设计及其校核 (9)3.2.3 轴承的选用及校核 (10)3.2.4 伺服电机的选型使用 (11)3.2.5 减速机的选用 (12)3.2.6 手轮和顶尖的设计及使用 (12)4 机架导线机构的设计 (14)4.1 伺服电机选用 (14)4.2 挠性连轴器的选用 (14)4.2.1 三木挠性连轴器使用范围 (14)4.2.2 SFC连轴器具体特性如下 (15)4.2.3 SFC-080SA2具体参数 (16)4.2.4 SFC-080SA2安装方式 (16)5 送线进给机构的设计 (18)5.1 送线进给机构总体设计 (18)5.2 直线导轨的选择 (18)5.2.1 导轨副的组成、种类及其应满足的要求 (18)5.2.2 滚动导轨副的类型与选择 (19)5.2.3 线性滑轨的配置 (19)IV5.3 滚珠丝杠的设计 (20)5.4 滚动轴承的校核 (21)5.5 步进电机的选型 (22)5.5.1 步进电机的特点种类 (22)5.5.2 步进电机的选型过程 (22)致谢 (23)参考文献 (24)高速自动绕线机的设计 1引言目前绕线机市场可谓庞大，品种繁多，有平行绕线机、环型绕线机、定转子绕线机、纺织绕线机等等。
全自动双飞叉嵌线式转子绕线机控制系统的设计与开发
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引言
随着家用 电器
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根 据 操 作 者 的设 置
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指示 灯 等
在 PLC 内
自动 夹 线
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自动 剪 线 等 工 序
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在整个工 艺流程
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在 触 摸屏 上 动态 显 示 工 作过
操作者放好工件按下启动按钮系统初始化参数输入输出及显示故障检测报警及处理人工复位处理程序张力控制程序各参数运算及处理绕线主程序飞叉定位夹具合拢转子定位转子分度处理嵌线飞叉绕线整个转子是否完毕嵌最后一次线是否停止工作结束
维普资讯
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全 自动双飞叉嵌线式转子绕线机控制系统的设计与开发 镌
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本 文 在 绕线 机 结构上 吸 收 国外 先 进产 品 的
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减少 转子各槽绕组 绕制
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优点
况
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同 时 又 根 据 国 内生 产 状 况
结 合 国 内需 求 的 实 际 情
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不 均 匀使得 转 子 动平 衡超 差 所 引起 的振 动 和 噪声
ITERCC绕线机数控系统的设计和实现的开题报告
ITERCC绕线机数控系统的设计和实现的开题报告一、选题背景ITERCC（International Thermonuclear Experimental Reactor Control and Command）是国际上最大规模的聚变实验装置，研发团队由3个欧盟国家和中国、印度、日本，韩国、俄罗斯、美国等11个合作国组成。
ITER磁体是ITER聚变实验装置的核心设备之一，其主要包括艾米安线圈和托卡马克线圈。
为了生产ITER磁体，需要进行大量的绕线工作，绕线机是整个磁体绕制系统中的关键设备之一。
本课题选取ITERCC绕线机，采用数控系统进行控制，旨在研究数控系统在绕线机控制方面的应用。
根据绕线机运行的特殊要求，开发出一套高性能、高可靠性、易操作的数控系统，以提高绕线机的效率和稳定性。
二、研究目的及意义在绕制ITER磁体时，需要对磁体线圈进行高精度绕制，同时要求绕线机具有高可靠性和高稳定性，以满足实验的要求。
因此，设计一套高效、准确、稳定、可靠的绕线机数控系统对于实现磁体线圈的高精度绕制至关重要。
同时，本研究还将探究数控技术在工业自动化领域的应用，加强我国工业信息化及自动化发展，提高我国整体竞争力。
三、研究内容本课题主要研究内容包括：1. 研究绕线机的电机系统、控制系统和机械系统，分析其控制原理和工作流程。
2. 设计数控系统的整体架构，并研究系统中各组成部分的功能和实现方式。
3. 开发数控软件，实现数控系统的各项功能，包括协调动作、精度控制、工艺参数设置等。
4. 测试数控系统的性能和功能，优化系统的控制策略和运行效率，提高绕线机的稳定性和可靠性。
四、预期成果通过本研究，预计可以获得如下成果：1. 设计一套适用于ITERCC绕线机的高性能数控系统，并实现相关功能，如协调动作、精度控制、工艺参数设置等。
2. 经过测试和优化后，对系统进行验证，达到研究预期的效果和目标。
3. 深入研究数控技术在工业自动化领域的应用，为我国工业信息化及自动化发展奠定基础，并提高我国自主创新能力和竞争力。
转子绕线机控系统的滞后校正设计
自动控制技术是生产过程中的关键环节，也是许多高新技术产品的核心技术。
自动控制技术广泛应用于制造业、农业、交通、航空及航天等众多产业部门，极大的提高了社会劳动生产率，改善了人们的劳动条件，丰富和提高了人民的生活水平研究分析系统有时域分析法和频率法。
时域分析是通过求解系统的微分方程来研究和分析系统，而频率法可以直观的分析系统的稳定性。
在此次课程设计中需要对系统进行频域分析，通过引入滞后校正，利用滞后校正的高频衰减的特性，降低截止频率，提高相位裕度，不影响频率特性的低频段。
由此可见，滞后校正在一定的条件下，也能使系统同时满足动态和静态的要求。
可运用于以下场所：1.在系统响应速度要求不高而抑制噪声电平性能要求较高的情况下，可考虑采用串联滞后校正。
2.保持原有的已满足要求的动态性能不变，而用以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差。
MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB在自动控制理论诸多数据分析研究、数学模型的运算、数据的分析、模拟实验等过程中有着广泛的应用。
怎样确定控制系统的性能指标是控.制系统的分析问题，怎样使自动控制系统的性能指标满足设计要求是控制系统的设计与改造问题。
用MATLAB辅助计算可以大大节省时间，方便系统设计。
前言 (1)任务书 (3)1、利用MATLAB进行系统的频域分析1.1绘制满足初始条件最小K值的bode图 (4)1.2相位裕度和截止频率 (5)2、相位滞后校正网络传递函数 (7)3、用MATLAB画根轨迹3.1校正前系统根轨迹 (7)3.2校正后系统根轨迹 (9)4、检验校正结果 (10)体会与收获 (12)课程设计任务书题 目: 转子绕线机控制系统的滞后校正设计。
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收稿日期：2016-06-29基金项目：福建省数控装备技术重大研发平台项目（2014H2002）；福建省科技重大专项（2014HZ0004-4）；福建省高效产学 研项目（JA13212）；福建省企业技术创新项目（2015-18）；福建工程学院科研项目（GY-Z160058）作者简介：林龙彬（1988 -），男，福建漳州人，硕士研究生，研究方向为电气自动控制。
电机转子绕线机数控系统设计与实现Research and development of a control system for motor rotor winding machine林龙彬1，李建兴1, 2，黄 靖1, 2，陈小勇1，罗 堪1, 2LIN Long-bin 1, LI Jian-xing 1,2, HUANG Jing 1,2, CHEN Xiao-yong 1, LUO Kan 1,2（1. 福建工程学院 信息科学与工程学院，福州 350118；2.福建省数字化装备重点实验室，福州 350118）摘 要：针对电机转子高精度的绕线要求，在成熟的绕线机机械结构上采用NUM公司POWER 1040控制器设计了电机转子的自动绕线系统。
在分析了机床设备的机械结构、绕组的绕制工艺流程上，给出了自动绕线系统的整体硬件架构和电气控制方案，并编写了相应的软件程序，最后对所设计的自动绕线系统进行了实际测试。
设计的绕线系统对直径为2.5mm的漆包线作半径为500mm的圆周运动绕线时单圈运动误差小于0.1%。
实际测试结果表明设计的控制系统能高精度的完成电机转子绕制，具有较好的应用前景。
关键词：绕线机；电机转子；数控系统；交流伺服控制中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2016)11-0006-040 引言电机生产设备是我国装备制造重点研发的方向。
在电机生产中，转子绕线是关键的环节，需要有效的控制绕线机飞叉旋转和平台进给实现电机绕组的绕制。
因此，绕线控制系统设计的好坏将直接影响绕线机的动作精度，并最终决定生产的电机性能。
电机绕线发展历史经历了从手工到机器自动绕线过程。
早期手工方式绕线精度不高，效率低且无法适应大规模生产场合。
目前，自动控制绕线已经成为研究的热点。
文献[1]中提出采用PLC 作为主控制器的绕线系统，但PLC 主要用于电气设备的开关控制，将其用于多轴联动控制效果不佳，且浪费PLC 的端口资源。
文献[2]中设计的控制系统使用DSP 作为核心，虽然DSP 具有很强的数字信号处理能力，但其控制功能和通信功能比较弱，且其不容易实现人机交互功能。
数控系统在多轴联动控制上具有精度高，实时性强，便于实现等优点[3]。
因此，本文基于NUM 公司生产的power1040数控设备，在已有成熟的绕线机结构上设计了一种高精度电机转子绕线控制系统。
1 绕线机机械结构及绕线工艺流程1.1 绕线机机械结构绕线机机械结构示意图如图1所示。
主要包括：转子固定装置、张力装置、水平进给平台、圆盘、飞叉、控制进给平台和圆盘旋转的伺服电机以及极轴电机等。
待绕线的转子通过转子固定装置固定在水平进给平台上；张力装置通过气动方式将待绕制的漆包线绷紧；进给平台伺服电机和圆盘旋转伺服电机分别通过传动装置控制进给平台和飞叉做水平运动和旋转运动；极轴电机控制转子绕转子中心轴每次90°转动，用于实现电机转子各极的依次绕线。
1.2 绕线机工艺流程绕线机绕线工艺流程主要包含以下四个步骤：1）初始化：圆盘回原位，进给平台到达原点位置；气缸气压加压到设定的工作气压；通过转子固定装置将转子固定并将漆包线压紧在转子上，后通过张力控制器张紧漆包线。
2）转子单极绕线。
控制器按设定的绕线程序控制伺服电机带动圆盘上的飞叉和进给平台分别做圆周运动和水平进给运动。
通过飞叉的旋转和平台的进给配合实现转子单极绕线。
3）转子转向。
当转子单极绕线完图1 绕线机机械结构示意图成，极轴电机控制转子转动90°进入下一极绕线。
4）绕线完成。
人工剪断漆包线取下绕制好的电机。
2绕线机控制系统设计(a) (b)图2 绕线机控制框架图3 交流伺服电机闭环控制框图绕线机控制系统结构框图如图2所示。
系统采用NUM生产的数控设备作为主控制器（NUM POWER 1040）。
主控制器通过通信电缆输出控制信号给伺服驱动器实现绕线机飞叉旋转和平台进给的运动控制。
两个交流伺服电机型号分别为BMH1423N1RA1C和BMH10952N1RF1C，配套的驱动器型号分别为MNDA 2025Q23和MNDA2010Q23。
为了实现精准的运动控制，针对两台伺服电机设计速度和位置闭环反馈控制。
其中，主控制器、伺服电机驱动器和伺服电机组成的闭环控制系统如图3所示。
伺服电机自带编码器输出作为速度反馈控制信号，另外，设置在圆盘同轴位置的10位编码器输出作为位置反馈信号。
此外，主控制器还支持人机交互功能。
使用者可通过控制箱显示器及操作面板完成对绕线机信息显示、设置及参数修改等操作。
操作箱除设计了人机交互界面外还配备了辅助电气控制按钮以供用户实时控制机床设备（如手动/自动、急停/暂停、气缸动作、单步执行输入指令等功能）。
论文设计了与绕线机控制系统相对应的电气控制原理图，如图4所示。
380V回路中的谐波滤波器有效抑制电网噪声和浪涌电流冲击对系统的影响；设计380VAC/24VDC变压器为控制系统提供需要的24V直流工作电源；主控制器通过驱动器连接伺服电机，同时它的电气输出模块通过继电器控制气缸动作、极轴电机通电等；它的输入模块通过接线端子获取传感器信号以及操作箱的按钮动作信号，并以总线数据通信的方式通过具有专用接口的液晶显示器进行人机交互。
控制系统和具体执行机构上电过程如下：为了保证安全启动，系统设置了两个中间继电器（K6、K7）实现辅助伺服电机和极轴电机启动。
当气缸压力、关门信号同时满足工作条件时，控制器控制K6闭合为。
K6闭合并按下启动按钮后K7闭合并自保持，当控制器检测到前门关闭信号后，SG1开关闭合，完成绕线机主要设备通电。
主回路中除了极轴电机M3由控制器直接控制外，交流伺服电机M1（飞叉轴电机），M2（平台轴电机）通过对应的驱动器控制，当KM1～KM3接触器闭合后，绕线机电图4 电气控制原理图机上电。
3 数控系统软件程序设计论文对绕线机运动模型进行了简单建模。
将飞叉设置为Y 轴，进给平台设置为X 轴，建立一个坐标系[4]。
当两轴同时进行联动时应满足式(1)。
2//x yx d y r x v y v π=== (1)其中，x 和y 分别为平台进给距离和飞叉旋转弧长距离；r 为飞叉到转子中心的距离为500mm ，v x 和v y 分别为平台进给速度和圆盘的转速。
与式(1)相对应，控制系统的平台轴所走的实际路程和控制器发出的脉冲数需满足式(2)，飞叉轴所走的实际路程和控制器发出的脉冲数应满足式(3)：(2)(3)其中丝杆螺距为6mm ，半径为500mm ，编码寄存器值为210，减速比为9。
通过式(2)、式(3)可分别求出电机需要的脉冲数。
最终设计的控制系统程序流程图如图5所示。
首先用户将设备通电后，设备自动初始化数据、各气缸回原位，人工通过操作箱按钮控制各轴回原位。
其次用户选择设备处于手动或者自动工作模式。
若用户选择自动工作模式，则自动绕线步骤有：1）系统自动选择用户编写并预存于设备的程序，且不同转子型号对应不同的程序。
2）主控制器自动逐条读取控制程序，通过式(2)和式(3)计算所需要的脉冲并送给伺服电机驱动器。
3）主控制器在每极绕线完成时通过继电器模块控制极轴电机带动转子按转子中心轴旋转90°。
4）转子旋转90°后主控制器继续读取程序并进(a) 圆盘和飞叉；(b)交流伺服电机；(c) 设备整体效果；(d) 转子；(e)进给平台图6 设计绕线机实物图图5 程序流程图行下一极绕线。
5）待转子四极绕组全部绕制完成，系统自动退出工作模式，至此绕线结束。
若选择手动工作状态，则用户首先应通过人机界面手动选择程序，其次通过控制箱上的按钮逐步执行所选择的程序。
其中执行控制两轴运动的程序时，系统会根据式(2)和式(3)自动计算所需的脉冲数并输出。
待转子绕组全部绕制完成后，系统退出工作模式。
4 系统测试绕线机组装后的样机如图6所示，为了验证其数控系统设计的有效性，我们进行了实际电机转子的绕线测试。
采用2.5mm漆包线在转子上绕制11圈，测试重复8次。
实际绕线测试结果和绕线效果分别如表1和图7所示，进给平台和旋转平台运动最大误差分别小于等于2μm和28μm。
考虑到漆包线线径为2.5mm，设计的控制系统单圈绕线误差小于0.1%。
从实际绕线效果图（图7）中可以看到，绕制完成后的转子上漆包线线距分布均匀，排列紧密，达到了电机转子绕线的要求。
测试结果表明，数控系统能够有效地通过两台交流伺服电机控制旋转轴和水平进给轴联动，实现高质量的电机转子自动绕线。
5 结论本文提出一种以NUM数控设备为核心，以两台交流伺服电机为传动机构的绕线机自动控制系统。
该系统通过两台伺服电机控制两轴联动完成绕组的绕制，同时还设计了人机交互功能，方便用户实时了解设备运行状态。
实际绕线测试结果证明所设计的控制系统能较好的实现直径2.5mm的漆包线的转子绕制，单圈绕线误差小于0.1%。
设计的绕线系统在实际工业生产中具有较好的应用价值。
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