控制技術(shù)電子教案(第5章)

1、東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院東南大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)主講教師：主講教師： 徐造林徐造林 第第5 章章 數(shù)字程序控制技術(shù)數(shù)字程序控制技術(shù) 5.1 數(shù)字程序控制基礎(chǔ)數(shù)字程序控制基礎(chǔ) 數(shù)字程序控制數(shù)字程序控制：計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，：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)械按規(guī)定的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)控制生產(chǎn)機(jī)械按規(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)完成規(guī)定工作的一動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)完成規(guī)定工作的一種控制。種控制。 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)由輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補(bǔ)由輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補(bǔ)器組成，早期以數(shù)字電路技術(shù)為基礎(chǔ)，現(xiàn)在由計(jì)器組成，早期以

2、數(shù)字電路技術(shù)為基礎(chǔ)，現(xiàn)在由計(jì)算機(jī)來承擔(dān)。算機(jī)來承擔(dān)。5.1.1 數(shù)字程序控制原理數(shù)字程序控制原理 平面曲線的分段；平面曲線的分段； 各坐標(biāo)值之間的中間值的插補(bǔ)；各坐標(biāo)值之間的中間值的插補(bǔ)；圖圖5.1 曲線分段曲線分段 根據(jù)中間插補(bǔ)值以脈沖信號(hào)形式控制根據(jù)中間插補(bǔ)值以脈沖信號(hào)形式控制x、y方向方向上的步進(jìn)電機(jī)，去帶動(dòng)繪圖筆、刀具。上的步進(jìn)電機(jī)，去帶動(dòng)繪圖筆、刀具。圖圖5.25.1.2 開環(huán)、閉環(huán)數(shù)字程序控制開環(huán)、閉環(huán)數(shù)字程序控制圖圖5.4圖圖5.35.2 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理 逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)：逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)：刀具或畫筆每走一步都要和給刀具或畫筆每走一步都要和給定的軌跡上的坐標(biāo)進(jìn)行

3、比較，以決定下一步的給定的軌跡上的坐標(biāo)進(jìn)行比較，以決定下一步的給進(jìn)的方向。進(jìn)的方向。5.2.1 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)圖圖5.50enneeennyxyxyxyxenneyxyxF判別函數(shù)：B(xe , ye) 0ennenyxyxF0ennenyxyxF1）N點(diǎn)在直線上點(diǎn)在直線上2）N點(diǎn)在直線下方點(diǎn)在直線下方 xn= xn yn yn0 ennenyxyxF3）N點(diǎn)在直線上方點(diǎn)在直線上方 xn=0時(shí)，沿時(shí)，沿-x給給進(jìn)一步進(jìn)一步圖圖5.1012) 1(222mmmmxFRyx221211RyxFmmm12) 1(222mmmmyFRyx221211RyxFmmm111mmmmy

4、yxx 加工點(diǎn)處于加工點(diǎn)處于m(xm，ym)點(diǎn)，當(dāng)點(diǎn)，當(dāng)Fm=0時(shí)，沿時(shí)，沿-y給進(jìn)一步，至（給進(jìn)一步，至（ xm，ym-1 ）121mmmyFF121mmmxFF 當(dāng)當(dāng)Fm0時(shí)，沿時(shí)，沿+x給進(jìn)一步給進(jìn)一步，至（，至（ xm+1 ，ym）圖圖5.12 四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ)計(jì)算四個(gè)象限的圓弧插補(bǔ)計(jì)算圖圖5.13 四個(gè)象限圓弧插補(bǔ)的對(duì)稱關(guān)系四個(gè)象限圓弧插補(bǔ)的對(duì)稱關(guān)系 圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式和給進(jìn)方向圓弧插補(bǔ)計(jì)算公式和給進(jìn)方向 圓弧插補(bǔ)計(jì)算舉例圓弧插補(bǔ)計(jì)算舉例圖圖5.14 圓弧插補(bǔ)計(jì)算的程序?qū)崿F(xiàn)圓弧插補(bǔ)計(jì)算的程序?qū)崿F(xiàn)圖圖5.15 圓弧插補(bǔ)計(jì)算程序流程圓弧插補(bǔ)計(jì)算程序流程5.3 步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制

5、技術(shù) 轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為Z，齒距齒距角角Z為：為：ZZZ0360/2 步進(jìn)電機(jī)的工作拍數(shù)為步進(jìn)電機(jī)的工作拍數(shù)為N，則則步距角步距角 ：NZNZ0360/ 對(duì)于對(duì)于3拍拍40齒數(shù)步進(jìn)電機(jī)，步距角齒數(shù)步進(jìn)電機(jī)，步距角 ：003403360 對(duì)于對(duì)于3拍拍4齒數(shù)步進(jìn)電機(jī)，步距角齒數(shù)步進(jìn)電機(jī)，步距角 ：003043360 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理圖圖5.16 步進(jìn)電機(jī)的工作方式步進(jìn)電機(jī)的工作方式 單三拍工作方式單三拍工作方式圖圖5.17 雙三拍工作方式雙三拍工作方式圖圖5.18 三相六拍工作方式三相六拍工作方式圖圖5.19100110010011101001A AB B BC C C

6、A AA B C AAB BC CA AB 步進(jìn)電機(jī)控制接口及輸出字表步進(jìn)電機(jī)控制接口及輸出字表 步進(jìn)電機(jī)控制接口步進(jìn)電機(jī)控制接口圖圖5.20PB0PB1PB2 三相六拍控制方式輸出字表三相六拍控制方式輸出字表PA 步進(jìn)電機(jī)控制程序步進(jìn)電機(jī)控制程序 步進(jìn)電機(jī)走步控制程序步進(jìn)電機(jī)走步控制程序圖圖5.21 步進(jìn)電機(jī)速度控制程序步進(jìn)電機(jī)速度控制程序iiTV1111iiTV11111iiiiiaTTTVViiiaTaTT241121 步進(jìn)電機(jī)的速度控制是控制步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制是控制步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生步進(jìn)動(dòng)作的時(shí)間。動(dòng)作的時(shí)間。 Ti為相鄰兩次走為相鄰兩次走步之間的時(shí)間間步之間的時(shí)間間隔，隔，

7、Vi為給進(jìn)一為給進(jìn)一步后的末速度，步后的末速度，a為給進(jìn)一步的為給進(jìn)一步的加速度。加速度。 離線計(jì)算求得各個(gè)離線計(jì)算求得各個(gè)Ti，通過延時(shí)時(shí)間表把，通過延時(shí)時(shí)間表把Ti 編入編入程序中。程序中。1、已知直線坐標(biāo)為、已知直線坐標(biāo)為(1、3)和和(5、9)，用插補(bǔ)算法列，用插補(bǔ)算法列出插補(bǔ)計(jì)算過程表，并畫出它的走步軌跡圖和插補(bǔ)出插補(bǔ)計(jì)算過程表，并畫出它的走步軌跡圖和插補(bǔ)程序流程圖。程序流程圖。2、設(shè)待加工圓弧、設(shè)待加工圓弧AB在第二象限內(nèi)，起點(diǎn)和終點(diǎn)坐在第二象限內(nèi)，起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)分別為標(biāo)分別為A(x0=-2，y0=3.6)和和B (x0=-3.8，y0=1.2)，半，半徑徑R=4，采用長(zhǎng)軸計(jì)數(shù)法，用平面圓弧插補(bǔ)算法列，采用長(zhǎng)軸計(jì)數(shù)法，用平面圓弧插補(bǔ)算法列出插補(bǔ)計(jì)算過程表，畫出插補(bǔ)流程圖，并用匯編或出插補(bǔ)計(jì)算過程表，畫出插補(bǔ)流