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《提高伺服系统定位精度的方法47300》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、分析了伺服系统立位谋差形成的原因，提出了伺服系统采用分段线性减速并以开环方式精确定位的方法，给出了相应的程序流程图，对提高数控机床伺服系统的定位精度具有实用参考价值。数控机床的定位精度直接影响到机床的加T精度。传统上以步迹电动机作驱动机构的机床，由于步进电动机的固有特性，使得机床的重复定位精度可以达到一个脉冲当量。但是,步进电动机的脉冲当量不可能很小，因而定位精度不高。伺服系统的脉冲当最可以比步进电动机系统小得多，但是，伺服系统的定位精度很难达到一个脉冲当量。由于CPU性能已有极大提高，故采用软件可以有效地提高定位精度。我们分析了常规控制算法导致伺服系统定位精度谋差较大的原因，提出了分段线性
2、减速并以开环方式精确定位的方法，实践中収得了很好的效果。一、伺服系统定位谋差形成原因与克服办法通常情况下，伺服系统控制过程为：升速、恒速、减速和低速趋近定位点，整个过程都是位直闭环控制。减速和低速趋近定位点这两个过程，对伺服系统的定位精度有很巫要的影响。减速控制具体实现力法很多，常用的有指数规律加减速算法、直线规律加减速算法。指数规律加减速算法有较强的跟踪能力，但当速度较大时平稳性较差，一般适用在跟踪响应要求较高的切削加工中。直线规律加减速算法平稳性较好，适用在速度变化范围较人的快速定位方式中。选择减速规律时，不仅要考虑平稳性，更重耍的是考虑到停止时的定位精度。从理论上讲,只要减速点选得正确
3、，指数规律和线性规律的减速都可以精确立位，但难点是减速点的确定。通常减速点的确定方法有：(1)如果在起动和停止时采用相同的加减速规律，则可以根据升速过程的有关参数和対称性來确立减速点。(2)根据进给速度、减速时间和减速的加速度等有关参数來计算减速点，在当今高速CPU十分普及的条件下，这対于CNC的伺服系统來说很容易实现，且比方法(1)灵活。伺服控制时，由软件在每个采样周期判断：若剩余总进给量大于减速点所对应的剩余进给量,则该瞬时进给速度不变(等于给定值)，否则，按一定规律减速。理论上讲，剩余总进给最正好筹于减速点所対应的剩余进给最时减速，并按预期的减速规律减速运行到定位点停止。但实际上，伺服
4、系统正常运转时每个采样周期反馈的脉冲数是儿个、十儿个、儿十个其至更多，因而实际减速点并不与理论减速点重合。如图1所示，其最大谋差筹于减速前一个采样周期的脉冲数。若实际减速点提前，则按预期规律减速的速度降到很低时还未到达定位点，可能需要很长时I'可才能到达定位点。若实际减速点滞后于理论减速点,则到达定位点时速度还较高，影响定位精度和平稳性。为此，我们提出了分段线性减速方法。在低速趋近定位点的过程中，设速度为V0(mm/s),伺服系统的脉冲当量为§(um),采样周期为t(ms),则每个采样周期应反馈的脉冲数为：N0=V0t/6。由于实际反馈的脉冲数是个整数，可能有一个脉冲的误差，即此时速度检测谋
5、差最大值为1/N0=^/(V0t)o采样周期越小、速度越低，则速度检测误差越人。为了满足定位精度是一个脉冲的要求，应使V0很小，使得N0W1,此时速度检测谋差达到100%其至更高。如果此时仍然实行位直闭环控制，必然造成极人的速度波动，严重影响伺服机构的精确定位。所以，我们认为此时应采取位直开环控制，以避免速度波动。二、分段线性减速精度定位1、方法与步骤分段线性减速的特点是减速点不需耍精确确定。首先讨论最不利情况，即rh伺服系统的最高速度开始减速过程，具体的减速步骤是：(1)初始速度VG经AB段以加速度a2降速到V2,在BC段以V2匀速运行T2个采样周期，用BC这个时I'可段來补偿减速点A的课
6、差。A点最大课差是VG对应的一个采样周期的脉冲数NG=VGt/8,速度为V2时一个釆样周期的脉冲数为N2=V2t/8,则只要保证T2MNG/N2二VG/V2,就可以使BC时间段补偿减速点A点的谋差。(2)速度V2经CD段以加速度al降速到VI,在DE段以VI匀速运行T1个采样周期，用DE这个时间段來补偿减速点C的误差。类似地，应保证T1MV2/V1。由于速度VI较低,假设取Vl=5mm/s,脉冲当量6=1um,采样周期t=lms,则单位采样周期应反馈的脉冲数为Nl=5,速度检测谋差最大可达20%。所以，从这段过程开始就可以采用开环控制，以避免由于速度检测谋差而引起速度波动。值得注意的是，开环
7、控制算法应包括伺服机构的死区补偿和零漂补偿模块。(3)速度VI经EF段以加速度a0降速到V0,在FG段以V0匀速运行T0个采样周期，直到到达定位点，这个过程采用位置开环控制。通常情况下开始减速时伺服系统的速度(假设为VG1)小于最高速度，这时相当于减速起始点A向下移动到A1点，如图2虚线所示。如果初始速度小于V2,如图2中的VG2所示,相当于减速起始点移到了CD段，少了一段减速过程。程序框图如图3所示，图中R
