交流伺服電動(dòng)機(jī)原理和控制技術(shù).ppt

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1、第四章計(jì)算機(jī)數(shù)字程序控制技術(shù)2021/8/211本章的基本內(nèi)容主要介紹數(shù)字程序控制基礎(chǔ)、逐點(diǎn)比較插補(bǔ)法原理以及作為數(shù)字程序控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)原理和控制技術(shù)。2021/8/212本章的基本內(nèi)容4.1數(shù)字程序控制技術(shù)4.2步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)4.3交流伺服電機(jī)概述2021/8/2134.1數(shù)字程序控制技術(shù)所謂數(shù)字程序控制，就是計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械（如各種加工機(jī)床）按規(guī)定的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)地完成工作的自動(dòng)控制。主要用于車床、加工中心等自動(dòng)控制系統(tǒng)中。數(shù)字程序控制系統(tǒng)一般由輸

2、入裝置、輸出裝置、控制器和插補(bǔ)器等四大部分組成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字程序控制系統(tǒng)的這些主要功能都由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。2021/8/2142021/8/2154.1數(shù)字程序控制技術(shù)數(shù)字程序控制系統(tǒng)的軌跡控制策略就是插補(bǔ)和位置控制，它們主要解決的問(wèn)題是要用一種簡(jiǎn)單快速的算法計(jì)算出刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡信息。插補(bǔ)是指根據(jù)給定的數(shù)學(xué)函數(shù)，如直線、圓弧、拋物線等，在已知點(diǎn)之間求得中間點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)值計(jì)算方法。常用的插補(bǔ)計(jì)算方法有逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法、樣條插補(bǔ)計(jì)算法等等。2021/8/2164.1數(shù)字程序控制技術(shù)4.1.1數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制基本原

3、理(1)、曲線分段圖中曲線分三段，分別為ab、bc、cd，a、b、c、d四點(diǎn)坐標(biāo)送計(jì)算機(jī)。分割原則：應(yīng)保證線段所連的曲線與原圖形的誤差在允許范圍之內(nèi)。dcbaOYX2021/8/2174.1.1數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制基本原理(2)、插補(bǔ)計(jì)算當(dāng)給定a、b、c、d各點(diǎn)坐標(biāo)x、y之后，求這些點(diǎn)中間值的數(shù)字計(jì)算方法稱插補(bǔ)。插補(bǔ)計(jì)算：給定曲線基點(diǎn)坐標(biāo)，求得曲線中間值的數(shù)值計(jì)算方法。插補(bǔ)計(jì)算原則：通過(guò)給定的基點(diǎn)坐標(biāo)，以一定的速度連續(xù)定出一系列中間點(diǎn)，這些中間點(diǎn)的坐標(biāo)值以一定的精度逼近給定的線段。直線插補(bǔ)：在給定的兩基點(diǎn)之間用一條近似直線來(lái)逼近。二

4、次曲線插補(bǔ)：在給定的兩基點(diǎn)之間用一條近似曲線來(lái)逼近。曲線有圓弧、拋物線、雙曲線等。2021/8/2184.1.1數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制基本原理(3)、折線逼近把插補(bǔ)運(yùn)算過(guò)程中定出的各中間點(diǎn)、以脈沖信號(hào)的形式去控制x、y方向上的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)繪圖筆、刀具等，從而繪出圖形或加工所要求的輪廓。每一個(gè)脈沖信號(hào)將控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，從而帶動(dòng)刀具在x或y方向移動(dòng)一個(gè)固定的距離。xyX0，Y0X1，Y1ΔxΔy脈沖當(dāng)量或步長(zhǎng)一般取Δx=Δy刀具移動(dòng)的最小單位Δx和Δy的取值越小，所加工的曲線就越逼近理想曲線。2021/8/2194.1.

5、1數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制方式(1)、點(diǎn)位控制只要求控制刀具行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，即工件加工點(diǎn)準(zhǔn)確定位，對(duì)刀具的移動(dòng)路徑、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向不作規(guī)定，且在移動(dòng)過(guò)程中不做任何加工，只是在準(zhǔn)確到達(dá)指定位置后才開(kāi)始加工。(2)、直線切削控制除要求準(zhǔn)確控制行程的終點(diǎn)坐標(biāo)值，還要求刀具相對(duì)于工件平行某一坐標(biāo)軸作直線運(yùn)動(dòng)，且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行切削加工（單軸切削）。(3)、輪廓切削控制控制刀具沿工件輪廓曲線運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將工件加工成某一形狀。這種方式借助于插補(bǔ)器進(jìn)行（多軸切削）。走一步->比較一次->決定下一步的走向逐點(diǎn)比較插補(bǔ)就是刀具或繪圖筆每走一

6、步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，看這點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方、左邊或右邊，從而決定下一步的進(jìn)給方向。逐點(diǎn)比較法是以階梯折線來(lái)逼近直線或圓弧等曲線，它與給定的軌跡之間的最大誤差為一個(gè)脈沖當(dāng)量。因此步長(zhǎng)愈小加工精度就愈高。4.1數(shù)字程序控制技術(shù)4.1.2逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)1、偏差計(jì)算式若點(diǎn)m在OA直線段上，則有xm/ym=xe/ye即ymxe-xmye＝0于是取偏差計(jì)算式為Fm=ymxe-xmye第一象限內(nèi)的直線插補(bǔ)4.1.2逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)設(shè)加工軌跡為OA，終點(diǎn)為點(diǎn)A，M為加工點(diǎn)（即動(dòng)點(diǎn)）。根據(jù)逐點(diǎn)比較插補(bǔ)原理，必須計(jì)算每一插值點(diǎn)的偏差

7、，根據(jù)偏差正、負(fù)決定下一步的走向。偏差判別式：若Fm=0，則點(diǎn)m在OA直線段上；若Fm>0，則點(diǎn)m在OA直線段的上方；若Fm<0，則點(diǎn)m在OA直線段的下方。進(jìn)給方向確定：當(dāng)Fm>=0時(shí)，沿+x軸方向走一步；當(dāng)Fm<0，沿+y方向走一步；當(dāng)目前坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)相等，停止插補(bǔ)。4.1.2逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)2、偏差判別4.1數(shù)字程序控制技術(shù)(1)設(shè)加工點(diǎn)在m點(diǎn)，若Fm>=0，這時(shí)沿+x軸方向走一步至m＋1點(diǎn)。(xm+1，ym+1)=(xm+1,ym)Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye=ymxe-xmye-ye=Fm–y

8、e(2)設(shè)加工點(diǎn)在m點(diǎn)，若Fm<0，這時(shí)沿+y軸方向走一步至m＋1點(diǎn)。(xm+1，ym+1)=(xm,ym+1)Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=(ym+1)xe-xmye=