金属针布是用于纺织业梳理机上的关键分梳元件。在针布齿条生产过程中,一般采用在线式高速旋转冲切模式,要求数千米长的齿条形状严格保持一致。这就要求针布冲齿机必须同时完成两个高精度运动:一是旋转冲切运动(主传动轴),二是牵料运动(进给传动轴);二者必须严格同步协调,以确保齿形的一致性。本课题的目的是以金属针布的伺服冲齿为工程背景,研究基于SERCOS总线的开放式交流伺服控制系统。在熟悉现场总线技术和伺服冲齿技术的基础上,通过学习交流伺服控制系统的原理和设计方法,认真探讨了基于SERCOS总线的开放式交流伺服控制系统的控制方案,对高精度位置伺服进行了较深层次的研究。首先,介绍了金属针布的冲齿工艺,分析了传统生产工艺的弊端,确定了新型伺服冲齿的方案。以工控机(IPC)为系统的主控平台,采用两台高精度永磁同步电机分别驱动冲齿刀盘和牵引轮,两台电机采用电气耦合通过对两台伺服电机的位置控制,实现两轴的数字化柔性连接。整个通讯采用SERCOS总线,确保数据传输的实时性。其次,对永磁同步电机(PMSM)进行数学建模,并确定了交流伺服的参数自整定PID控制方案。利用MATALAB中的Simulink对数字伺服系统进行仿真,通过大量的仿真和现场生产时的实际数据,优化了系统的控制方案。最后将工业计算机(IPC)、伺服系统、数据采集卡、智能通讯卡等部件一起构成CNC伺服系统的硬件,其控制结构采用位置、速度双闭环控制方式,在此基础上进行智能控制的研究。本课题软件控制的核心是利用Visual C++中的MFC进行编程,控制算法全部由IPC中的软件实现。在运行过程中IPC作为数控管理器,将用户设定的产品参数转化为伺服电机运行的位置给定,通过模糊PID控制器,转换为伺服电机的控制信号,经SERCOS总线以网络广播的方式传输给伺服驱动器,从而使伺服驱动系统对设定实现位置和速度的随动控制,达到精确的随动控制性能。从仿真和实验的结果来看,模糊PID控制具有很好的自适应性和鲁棒性。本控制系统与传统PID控制系统相比,具有PID参数自动进行整定和优化的特点。这种开放式数控体系实际应用于金属针布伺服冲齿控制系统中,得到满意的控制效果。