微型计算机控制技术1_第3章ppt课件.ppt

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1、第3章数字控制技术3.1数字控制基础3.2逐点比较法插补原理3.3多轴步进驱动控制技术3.4多轴伺服驱动控制技术3.1.1数控技术发展概况特征阶段年代典型应用驱动特点研究开发1952～l969数控车床、铣床钻、铣床3轴以下步进、液压电机推广应用l970～l985加工中心、电加工、锻压直流伺服电机系统化l982柔性制造单元(FMU)柔性制造系统(FMS)交流伺服电机高性能集成化l990至今计算机集成制造系统(CIMS)、无人化工厂直线驱动3.1数字控制基础数控电火花线切割机床数控车床(德国特劳伯公司）数控

2、铣床数控动梁龙门镗铣床3.1.2数字控制原理按时序或事序规定工作的自动控制成为顺序控制。用代表加工顺序、加工方式和加工参数的数字码作为控制指令的数字控制系统（numerical control systems）。所谓数字控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。数字程序控制主要应用于机床控制,采用数字程序控制系统的机床叫做数控机床。数控(NumericalControl-NC)系统计算机数控(Com

3、puterNumericalControl-CNC)系统组成:数字程序控制系统由输入装置,输出装置,控制器和插补器等四大部分组成。其中,控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由计算机承担。插补器：用于完成插补计算，就是按给定的基本数据(如直线的终点坐标,圆弧的起、终点坐标等)，插补(插值)中间坐标数据，从而把曲线形状描述出来的一种计算。xyabcd当给定a、b、c、d各点坐标x和y值之后，如何确定各坐标值之间的中间值?求得这些中间值的数值计算方法称为插值或插补。插补计算的宗旨是通过给定的基点坐标，以一定

4、的速度连续定出一系列中间点，而这些中间点的坐标值是以一定的精度逼近给定的线段。数字程序控制的基本原理。分割原则：应保证线段所连的曲线与原图形的误差在允许范围之内。步骤：1.曲线分段：图中曲线分为三段，分别为ab、bc、cd，将a、b、c、d四点坐标送计算机。2.插补计算插补计算：给定曲线基点坐标，求得曲线中间值的数值计算方法。插补计算原则：通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，这些中间点的坐标值以一定的精度逼近给定的线段。插补：直线插补二次曲线插补－圆弧、抛物线、双曲线3.折线逼近根据插

5、补计算出的中间点、产生脉冲信号驱动x、y方向上的步进电机，带动绘图笔、刀具等，从而绘出图形或加工所要求的轮廓。步长：刀具对应于每个脉冲移动的相对位置，可以用△x,△y表示，一般△x＝△yx方向步数：Nx＝(xe-x0)/△xy方向步数：Ny＝(ye-y0)/△y所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次

6、曲线有圆弧、抛物线和双曲线等。从理论上讲，插补的形式可用任意函数形式，但为了简化插补运算过程和加快插补速度，常用的是直线插补和二次曲线插补两种形式。3.1.3数字控制方式1.点位控制2.直线控制3.轮廓控制1、点位控制只要求控制刀具行程终点的坐标值，即工件加工点准确定位，对刀具的移动路径、移动速度、移动方向不作规定，且在移动过程中不做任何加工，只是在准确到达指定位置后才开始加工。（定位）2、直线切削控制控制行程的终点坐标值，还要求刀具相对于工件平行某一坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。（单轴

7、切削）3、轮廓的切削控制控制刀具沿工件轮廓曲线运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。这种方式借助于插补器进行。（多轴切削，或多轴联动切削）4、三种方式比较点位控制：驱动电路简单，无需插补直线切削控制：驱动电路复杂，无需插补轮廓切削控制：驱动电路复杂，需插补3.1.4数字控制系统1.开环数字控制2.闭环数字控制1.开环数字控制没有反馈检测元件，工作台由步进电机驱动。步进电机接收步进电机驱动电路发来的指令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置，那是不受

8、任何检查的，因此这种控制的可靠性和精度基本上由步进电机和传动装置来决定。由于采用了步进电机作为驱动元件，使得系统的可控性变得更加灵活，更易于实现各种插补运算和运动轨迹控制。本章主要是讨论开环数字程序控制技术。2.闭环数字控制执行机构多采用直流电机（小惯量伺服电机和宽调速力矩电机）作为驱动元件，反馈测量元件采用光电编码器（码盘）、光栅、感应同步器等，该控制方式主要用于大型精密加工机床，但其结构复杂，难于调整和维护，一些常规的数控系统很少采用。