第四章 進給運動的控制

1、第四章 進給運動的控制第一節(jié)1.半閉環(huán)伺服驅(qū)動裝置的優(yōu)點。2. 步進驅(qū)動系統(tǒng)、直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)缺點。第二節(jié)1.開環(huán)系統(tǒng)脈沖當量和進給速度的計算。2. 步進的分類。3.步距角和最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的選擇第三節(jié)1.簡單了解閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制回路的數(shù)學模型。2. 如何減少跟隨誤差，單位斜坡輸入情況下，如何計算跟隨誤差。3.如何控制拐角誤差的大小。作業(yè)4-14-104-144.1 概述一、進給伺服驅(qū)動裝置的控制性能MP二、電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)（一）步進驅(qū)動系統(tǒng)（二）直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)寬調(diào)速性能，輸出轉(zhuǎn)矩大，過載能力強。調(diào)整、安裝和使用方便，適應于頻繁啟動、制動及快速定位要求的場合。（三）交流

2、伺服驅(qū)動系統(tǒng)交流伺服電動機不需要維護，制造簡單，適合于惡劣環(huán)境下工作?？刂葡?、位置控制器、伺服電動機、伺服驅(qū)動、速度傳感器、譯碼器4.2 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進給運動控制一、開環(huán)系統(tǒng)控制原理1）工作臺位移量控制 步進電動機步距角，絲杠螺距h，齒輪減速比i，脈沖當量，2）工作臺進給速度控制360hi60vf二、步進電動機的選擇步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的控制電動機。二、步進電動機的選擇1）步距角的選擇步進電動機步距角，絲杠螺距h，齒輪減速比i，脈沖當量，根據(jù)負載性質(zhì)、最高進給速度等條件選擇步進電動機類型。根據(jù)系統(tǒng)精度、數(shù)據(jù)處理長度、機床行程等確定和h。如果、和h三個參數(shù)仍然滿足不了

3、上式時，增加齒輪減速裝置。360 ih2）最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩選擇負載轉(zhuǎn)矩F為進給方向上切削力；G為工件與工作臺總重量；導軌摩擦系數(shù)；包括齒輪與絲杠在內(nèi)的總傳動效率；步進電動機的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩滿足下式3(9.8)102zFG hMijmax(0.2 0.4)zMM四、步進電動機控制五、開環(huán)步進系統(tǒng)精度分析4.3 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進給運動控制及特性分析一、閉環(huán)位置控制系統(tǒng)一、閉環(huán)位置控制系統(tǒng)（一）閉環(huán)位置控制的概念（一）閉環(huán)位置控制的概念 位置傳感器將機械位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，該脈位置傳感器將機械位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，該脈沖送至數(shù)控裝置，有計數(shù)器技術(shù)，計算機以固定的沖送至數(shù)控裝置，有計數(shù)器技術(shù)，計算機以固定的時間

4、周期對反饋值采樣，將采樣值與插補程序輸出時間周期對反饋值采樣，將采樣值與插補程序輸出的結(jié)果進行比較，得到位置誤差，經(jīng)軟件增益放大，的結(jié)果進行比較，得到位置誤差，經(jīng)軟件增益放大，輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，從而為伺服裝置提供控制電壓，輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，從而為伺服裝置提供控制電壓，驅(qū)動工作臺向減少誤差的方向移動。驅(qū)動工作臺向減少誤差的方向移動。 其數(shù)學模型間其數(shù)學模型間P140.（二）閉環(huán)位置控制的實現(xiàn)光電編碼器每轉(zhuǎn)能輸出數(shù)千個脈沖信號，脈沖信號通過計數(shù)器可以反映轉(zhuǎn)角的位置。三、定位過程誤差分析P142要取得較高的位置增益位置增益，所用驅(qū)動裝置時間常數(shù)時間常數(shù)必須小。如果選擇了時間常數(shù)小的的伺服驅(qū)動電動機，

5、沒有相應提高位置增益，整個位置控制回路的瞬態(tài)響應并不能夠得到明顯改善。( )1( )1( )ikE sX sGsvEK001( )lim( )lim1( )1(1)isskX svsvvE sKsGsss Ts四、直線插補輪廓誤差分析數(shù)控機床進行XY軸直線聯(lián)動插補時，X、Y分別對應恒速運動。輪廓誤差E與各軸跟隨誤差Ex, Ey之間的關(guān)系為兩軸位置增益相同時，輪廓誤差為0；=0或90時，誤差為0；Kx和Ky足夠大時，輪廓誤差較?。惠喞`差與編程進給速度成正比；cos* sinsin* coscossin sin211()2 YXXYyxYXYyxXv vv vvvvvEEEK vK vK vK vvKKE指令位置實際位置五、圓弧插補輪廓誤差分析Kx=Ky時，誤差為KxKy時，與成正比，所加工圓弧變?yōu)殚L軸位于45或135處的橢圓，提高增益能夠減小誤差。222sincossin2112()2xyxyvKKvRrKK222()vRr K圓弧插補輪廓誤差表達式六、拐角輪廓誤差分析4.4 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進給驅(qū)動裝置的信號連接4.5 進給運動控制參數(shù)設(shè)置伺服單元本身完成電流環(huán)與速度環(huán)的控制，而位置環(huán)由數(shù)控裝置完成。一、一般參數(shù)的設(shè)定P152二、變增益位置控制的增益設(shè)定