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高速皮革裁剪机是企业提高生产效率、降低生产成本的重要手段。然而,国内裁剪装备在性能方面与国外先进水平存在一定的差距,尤其在裁剪效率方面相对落后,而进口国外设备价格昂贵。因此,研发具有自主知识产权的高速、高性能多层皮革裁剪机,对提高国内中小型企业皮革制品生产效率,加强国际竞争力具有重要的工程实用价值。为提高国产多层高速皮革裁剪机动态性能,本文对伺服进给系统横梁结构、伺服控制系统动态特性进行分析和多目标优化设计,主要工作和成果如下:(1)通过对比国内外皮革裁剪装备的研究现状,为提高国内皮革裁剪装备在动态性能,研制高速、高性能数控裁剪机,本文从皮革裁剪机伺服进给系统机械结构和伺服控制两方面进行多目标优化。(2)依据多层高速数控皮革裁剪机组成及裁剪机理,分析了伺服进系统的工作原理。提出了伺服进给系统PID三环控制策略。以伺服系统X方向为对象,建立了机械系统的数学模型,结合PMSM电机模型建立伺服进给系统数学模型。并结合Simulink仿真,对伺服系统PID控制参数进行设计整定;为减小机械部件的运动惯性,提高动态响应速度,同时达到节能的目的,选择伺服系统的关键部件横梁进行结构优化,结合皮革裁剪工艺,采用ANSYS APDL方式对横梁进行结构有限元分析。(3)建立了横梁和伺服控制系统多目标优化模型,并提出了应用带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ进行多目标优化求解。为提高结构优化效率,应用多学科集成设计平台iSIGHT集成ANSYS APDL分析程序,并设计正交试验,建立横梁结构分析二阶响应面近似模型,在此基础上采用NSGA-Ⅱ算法进行优化迭代。针对伺服控制系统,采用iSIGHT集成Simulink动态分析模型,由NSGA-Ⅱ算法驱动进行PID参数的优化整定。通过优化结果的对比分析,验证了本文方法的优越性。本文采用理论分析、先进的数字化软件设计与智能优化技术,有效改善了伺服系统的动态性能,为下一步实现机电控制耦合集成优化设计做好了充分的准备,同时为企业研发高速、高性能数控皮革裁剪机提供了一条新的途径,对于提高皮革裁剪机整机性能具有重要的工程实用价值。