1. 研究目的与意义
随着现代工业技术的发展，对生产效率和加工质量上提出了新的要求，普通的机械机床已经无法满足工业发展的需要，因此，数控机床在这种大背景下应运而生。数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术，应用数控加工可大大提高生产率、稳定价格质量，缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。
数控机床的出现是在1952年美国的帕森斯公司和麻省理工学院伺服机构试验所研制成功，直到1955年数控系统才投入实用性阶段，我国数控机床的研制始于1958年由清华大学研制的三座标数控机床，到了1966年诞生了第一台用于直线──圆弧插补的晶体管数控系统，即第二代数控系统，也就是现在线切割机床走线控制系统的初型。使用微处理器的cnc数控系统是目前使用最多的一种系统。
电火花数控打孔机属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。
2. 研究内容和预期目标
预期目标：
（1）设计一个全闭环控制系统；
（2）实现准确的间隙电压采集；
3. 研究的方法与步骤
图1 接线模拟图
拟采用的硬件电路如图1所示，利用LPC1752作为核心芯片，cpu内部储存PID控制程序以及输入输出模块，通过计算机数据总线对程序和参数进行烧录和修改。系统启动后，步进电机按照设定参数运动，带动加工电极向工件进给。在加工的同时，通过采集间隙电压以及光栅尺的数据实现双闭环控制，实现系统稳定、高效运行。
图2 控制系统图
控制系统原理图如图2，通过计算机输入电源电压以及进给距离，系统生成参考量，由电机带动电极运动，通过放电蚀除工件表面，工件表面的蚀除状态即为扰动量。电极的运动距离通过光栅尺进行采集，作为被控量1，电极的放电情况通过间隙电压采集电路进行采集，作为被控量2，从而形成两个闭环控制，通过调节PID参数来实现系统稳定控制。
研究步骤：
（1）查阅资料，学习掌握ARM Cortex-M3处理器的基本原理。掌握步进电机工作的基本结构，学习其驱动电路基本原理。掌握光栅尺的测量原理和数控小孔机间隙电压采集的基本原理。
（2）绘制电路原理，安装、调试部分硬件电路。
（3）掌握单片机C语言及其程序设计一般方法；学习AK100系列仿真器的配置及软件环境的使用。
（4）编制步进电机闭环移动定位程序和间隙电压采集程序、数控小孔机电加工伺服控制程序。
（5）归纳系统的不足之处，并提出解决方案 统稳定、高效的运行。
4. 参考文献
[1] 周立功. 深入浅出cortex-m3—lpc175x(上册). 广州致远电子有限公司，2010
[2] 周立功. 深入浅出cortex-m3—lpc175x(下册). 广州致远电子有限公司，2010
[3] 王为青. 程国钢；单片机keil cx51应用开发技术. 人民邮电出版社，2006
5. 计划与进度安排
| 序号 | 起迄日期 | 工作内容 |
| 1 | 2月20日～2月24日 | 检查毕业实习内容、实习日志、调研及查阅文献情况。 |
| 2 | 2月27日～3月17日 | 熟悉LPC1752系列单片机内部结构及其程序语言。 |
| 3 | 3月20日～3月31日 | 了解产品的电路及相关IC的使用；学习光栅尺的测量原理，绘制原理图，调试相关硬件。 |
| 4 | 4月3日～4月21日 | 学习AK100仿真器的使用；编制中断处理等程序。 |
| 5 | 4月24日～5月12日 | 编制步进电机闭环运动控制程序及间隙电压采集程序。 |
| 6 | 5月15日～5月19日 | 编写数控小孔机电加工伺服控制程序。。 |
| 7 | 5月22日～6月2日 | 总体调试；撰写毕业答辩报告。 |
