单轴电机运动控制实验

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1、单轴电机运动控制实验实验报告1实验目的理解运动控制系统加、减速控制的基本原理及其常见实现方式（T曲线模式、S曲线模式），理解电子齿轮的相关概念和应用范围，掌握实现单轴运动各种运动模式的方法和设置参数的含义。2基础知识2.1加减速控制加、减速控制是运动控制系统插补器的重要组成部分，是运动控制系统开发的关键技术之一。常见的加、减速控制方式有直线加减速（T曲线加减速）、三角函数加减速、指数加减速、S曲线加减速等。其中，在运动控制器中应用最广泛的为直线加减速和S曲线加减速算法。1、直线加减速（T曲线加减速）算法如图6-1所示，当前指令进给速度Vi+1大于前一指令进

2、给速度Vi时，处于加速阶段。瞬时速度计算如下：Vi+1=Vi+aT式中，a为加速度；T为插补周期。此时系统以新的瞬时速度Vi+1进行插补计算，得到该周期的进给量，对各坐标轴进行分配。这是一个迭代过程，该过程一直进行到Vi为稳定速度为止同理，处于减速阶段时：Vi+1=Vi-aT。此时系统以新的瞬时速度进行插补计算，这个过程一直进行到新的稳定速度为零为止。这种算法的优点是算法简单，占用机时少，响应快，效率高。但其缺点也很明显，从图1中可以看出，在加减速阶段的起点A、C，终点B、D处加速度有突变，运动存在柔性冲击。另外，速度的过渡不够平滑，运动精度低。因此，这种

3、加减速方法一般用于起停、进退刀等辅助运动中2、S曲线加减速算法S曲线加减速的称谓是由系统在加减速阶段的速度曲线形状呈S形而得来的，采用降速与升速对称的曲线来实现升降速控制。以下给出S曲线加减速的插补递推公式，在此处设插补周期为T，则在第i个插补周期结束时，位移为加速度为：速度为：上述递推公式中J是分区适应的，即：插补时只需判断当前插补周期所在区间，即可按插补迭代公式计算出与速度规划适应的位移增量，从而实现其加减速。S型加减速在任何一点的加速度都是连续变化的，从而避免了柔性冲击，速度的平滑性很好，运动精度高。但是算法较复杂，一般用于高速、高精度加工中。3实验

4、设备?XY平台一套GT-400-SV卡或GT-400-SG卡一块（由实验平台类型决定）PC机一台4实验步骤当采用步进平台进行下列实验时，应注意电机加速度和速度值不宜设置过大，否则有可能由于步进电机启动频率过高，导致失步。1.检查实验平台电气是否正常；2.确认正常后，按下电控箱上“系统上电”按钮，使实验平台上电；3.双击桌面“MotorControlBench.exe”图标，打开运动控制平台实验软件，点击界面下方按钮，进入单轴运动控制实验界面；4.在电机选择栏中，选择“1轴”为当前轴，电机控制模式栏将根据实际电机的配置情况自动设置，“脉冲量”表示控制信号为脉

5、冲信号，“模拟电压”表示控制信号为模拟电压；5.在控制模式选项卡中点击“S曲线模式”，设置S曲线模式参数；参考设置如下图所示:6.将采集数据类型设置为规划值；7.点击按钮，使电机伺服上电；8.确认参数设置无误后，点击按钮，此时将观察到运动控制平台上电机开始运动；9.单轴运动停止后，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，结合基础知识中的内容理解并分析S曲线运动模式的特点；10.运动完成后，将图形数据保存（具体操作方法见软件使用说明书）；11.在教师指导下，合理改变加加速度和加速度参数值，运行电机。观察并分析不同参数设置对S曲线运动模式的影响；1

6、2.保持其他设置不变，在控制模式选项卡中点击“T曲线模式”，进入T曲线运动模式，设置T曲线模式；T曲线运动模式的运动参数参考设置如下图所示。13.确认参数设置无误后，点击按钮，单轴开始以T曲线模式运动；14.单轴运动停止后，观察左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线；结合基础知识中的内容理解并分析T曲线运动模式的特点；15.在教师指导下，分别改变加速度和速度值，运行电机。观察并分析不同参数对T曲线模式运行的影响；16.运动完成后，将图形数据保存（具体操作方法见软件使用说明书）；5.实验结果由计算机模拟的曲线如下图：6.电子齿轮模式运行实验1.在打开的运

7、动平台演示软件中，点击界面下方按钮，进入实验界面；2.在电机选择栏中，选择“1轴”为当前轴，此轴将自动设置为电子齿轮中的从动轴；3.在控制模式选项卡中点击“电子齿轮模式”，设置电子齿轮模式参数；参考设置如图中所示：其中，从动轴号无须设置，它将根据电机选择中设定的当前轴号，自动更新。参数设置完毕，点击“确定”，将设置的参数刷新；4.在电机选择栏中，选择电子齿轮中设置的主动轴“2轴”为当前轴实验结果如6.结果分析：1比较并分析S曲线模式和T曲线模式下，速度和加速度曲线的异同，理解S曲线和T曲线加减速的应用范围。答:T曲线是较为简单的匀加速直线运动-匀速-匀减速

8、直线运动的典型案例，但由于在匀加速进入匀速的瞬间，加速度存在突变，