现代数控技术01

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1、现代数控技术姓名：燕根鹏班级：研1001班学号：2010010202010级硕士现代数控技术课程试题1•数控系统构成及各部分作用，以PC+NC模式分析，分析系统的硬件及软件功能。数控系统主要由硬件和软件两大部分组成。数控系统破件为软件的运行提供了支持平台。数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动装置、机床电器逻辑控制装迸等纽成，它们之间由1/0接口互相连接在一起。PC工作：一・方而对加工零件格式的正确性进行判断，并将其转换为可执行的数据文件；另一方面主要进行数据处理，检查数据的合理性。数据处理包括数控加工程序段的儿何变换、补

2、偿计算以及插补计算等。几何变换和补偿计算是为了使数控加工程序编制过程能相对独立，不用事先考虑实际使用的机床类型和刀具儿何尺寸。插补处理即在轨迹的起始和终点之间，进行屮间点的计算，分别向各个坐标轴发出方向、人小都确定的协调的运动系列命令,通过各个轴运动的合成，产生数控加工程序段要求的运动轨迹。NC工作：主要包括电机和外设驱动板。电机可选用步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机，实际工作中，可根据启动的最大速度和启动后的工作扭矩来选择合适的电机。数控系统软件是为了实现数控系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件，存放在计算机EPROM

3、内存中。各种数控系统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构上和规模上差别也很人，但是一般部包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。PC工作：人机界面——让用户在界面上输入信息编译模块——解释信息、排错、行程检查；另外还可以实时离线进行仿真，利用网络进行通讯，进行故障诊断等NC工作：数控系统驱动方式可包括三种：电机驱动、I/O驱动、A/D驱动；显示装置和键盘等，其外部结构包括网路接口、串行口RS232、PCI扣等2.论述伺服系统的PID、前馈控制、反馈控制的作用。答：（1）PID控制即比例、

4、积分、微分控制，其结构简单、稳定性好、工作nJ靠、调整方便。当被控对象的结构和参数不能完全学握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控対象，或不能通过有效的测量手段來获得系统参数时，最适合川PID控制技术。PID控制，实际屮也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的课差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。比例（p）控制是一种最简单的控制方式。英控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅

5、有比例控制吋系统输出存在稳态误差。在积分（I）控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态课差，在控制器屮必须引入“积分项”。积分项对谋差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增人。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。在微分（D）控制屮，控制器的输出与输入课差信号的微分（即误差

6、的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较人惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制谋羌的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放人课差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测谋差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制涙差的控制作用等于零，其至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较

7、大惯性或滞后的被控对彖，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。（2）反馈控制：在人多数控制系统屮，控制器是按照被控变虽相对于给定值的偏差而进行工作的。控制作用影响被控变虽，而被控变屋的变化乂返回来影响控制器的输入，使控制作用发生变化。这些控制系统都属丁•反馈控制。不论什么干扰，只耍引起被控变量变化，都可以进行控制。这是反馈控制的优点。前馈控制：前馈控制是按照干扰作用的大小来进行控制的，当扰动一出现，调节器即根据扰动的性质和人小进行控制，以补偿扰动的影响，使被控参数不变或基木保持不变。相对于反馈控制来说，前馈控制

8、是及时的，理论上可达到完全补偿。因此，对于时间常数或时延人、扰动人而频繁的过程有显著效果。前馈控制和反馈控制的区别如下：1、前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；前馈控制的依据是干扰的变化，检测的信号是干扰量的人小，控制作用的发生时