采用伺服电机的电子凸轮控制系统设计

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1、第29卷第6期机电工程Vol.29No.62012年6月JournalofMechanical&ElectricalEngineeringJun.2012采用伺服电机的电子凸轮控制系统设计柏淑红（成都电子机械高等专科学校电气与电子工程系，四川成都610027）摘要：针对传统机械凸轮存在的难加工、易磨损、难维护的问题，采用伺服电机设计了电子凸轮先进控制系统。该系统硬件采用德国倍福伺服运动控制实验平台，由嵌入式PC、数字伺服驱动器、永磁同步伺服电机、滚珠丝杠直线平台等组成，控制系统采用位置环、速度环、电流环三环控制模式，根据内部虚拟主轴的位移和电子凸轮表插值计算出了

2、从轴伺服电机的位置指令、速度指令，模拟实际凸轮轨迹实现滚珠丝杠直线往复运动，并在上升和下降阶段采用五次多项式作为插值函数，保证了速度曲线、加速度曲线存在且连续，提高了机构运动性能。实验结果表明，采用电子凸轮方案后，丝杠在位移精度和反应速度方面均能获得良好效果，可以把跟随误差控制在0.005mm内，证明采用电子凸轮代替原有机械直动推杆凸轮是可行的。关键词：伺服运动；电子凸轮；轨迹插补；虚拟主轴中图分类号：TH112；TH39文献标志码：A文章编号：1001-4551（2012）06-0689-04Designofelectroniccamcontrolsystem

3、basedonservo-motorBAIShu-hong（DepartmentofElectricalEngineering，ChengduElectromechanicalCollege，Chengdu610027，China）Abstract：Aimingatthedisadvantagesofconventionalmechanicalcam：difficulttomachineandmaintenance，esaytowear，anadvancedelectronic-camcontrolsystemwasdesigned.Theelectronicc

4、amusedBECKHOFFservomotioncontrolexperimentalplatformwhichconsistedofembeddedPC，digitalservodrives，permanentmagnetsynchronousservomotor，ballscrewlinearplatformandsoon.Athree-loopcontrolmode（positionloop，speedloopandcurrentloop）wasemployed.Theservo-motor'spositionandspeedinstructionswe

5、recalculatedtosimulatetherealcam'strackbyinnervirtualshaft'sdisplaceandelectronic-cam'stable，whichdrivetheballscrewmovestraightlybackandforth.Toensuretheexistenceandcontinuationofpeedcurveandaccelerationcurve，afivepolynomialwasadoptedasinterpolationfunctionintherisingandfallingphases

6、，whichimprovedkinematicalperformance.Theexperimentresultsindicatethatwhenusingtheelectroniccamplan，screwcangetthepositionprecisely，andreactrapidly.Trackingerrorwascontrolledwithin0.005mm.Itprovesthatusingtheelectroniccamtoreplacethetraditionalmechanicalcamisfeasible.Keywords：servomot

7、ion；electroniccam；pathinterpolation；virtualprincipalaxis构，来达到高速精确控制、柔性化设计、降低维护成本0引言［3-4］的目的，并获得广泛的应用。对于传统的凸轮机构，只要设计者设计出合适的本研究设计电子凸轮推杆机构的控制系统，该系凸轮轮廓，就能使从动杆按照工作要求完成各种复杂统由嵌入式PC、数字伺服驱动器、永磁同步伺服电机、的运动，包括直线运动、摆动、等速运动和不等速运滚珠丝杠直线平台等组成。上位机为嵌入式PLC，借［1］动。它已广泛应用在各种机械装置中。但是由于凸助其强大运算处理能力可以进行运动轨迹规划、

8、运动轮机构是高副点、线接