数控机床进给交流伺服系统的周期优化研究.pdf

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1、电气传动2012年第42卷第1期ELECTRICDRIVE2012Vo1．42No．1数控机床进给交流伺服系统的周期优化研究黄钟，皮佑国(华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州510640)摘要：交流伺服电机轴上往往加装光电编码器测量电机转子的位置以实现速度和位置闭环控制。光电编码器存在与分辨率相关的量化误差，在零速附近的范围内，量化误差造成测量死区和控制死区，影响系统的控制性能。在对测量死区的机理进行分析的基础上，提出采样周期优化方法，即在低速范围内增加采样周期时间来减少测量死区和控制死区。在模型机实验研究中

2、将采样周期规划为在20002Or／min速度范围内，速度环采样周期为0．5ms，在2O～10r／rain速度范围内，速度环采样周期为1ms，在1O～0r／min速度范围内，速度环采样周期为2ms，从而使速度测量死区从11r／min降低到3r／min，满足了系统控制要求。关键词：交流伺服系统；周期优化；反向越冲；死区中图分类号：TM92文献标识码：AResearchonPeriodOptimizationofFeedingACServoSysteminNumericalControlMachineHUANGZhong

3、。PIYou—guo(CollegeofAutomationScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，Guangdong，China)Abstract：ACservomotorshaftisofteninstalledphotoelectricencoderformeasuringthepositionofrotorSOthatrealizethespeedandpositionclosed—loopcontro1．

4、Thephotoelectricencoderhasquantizationerroras—sociatedwithresolution，evenmore，thequantizationerrorwillgivesrisetOmeasuringandcontrollingdeadzone．Aftermakingaanalysisonthemechanismofmeasuringdeadzone，amethodonvelocitysamplingoptimi—zationwaspresented，thatis，inc

5、reasingsamplingperiodforreducingthemeasuringandcontrollingdeadzone．Inthestudyofplanningsamplingperiodinmodelmachine，between2000r／minto20r／min，setthevelocitysamplingperiodas0．5ms，between2Or／minto10r／minis1msandunder10r／minis2ms，thus，themeasur—ingdeadzoneofveloc

6、itydecreasefrom11r／minto3r／minwhichmeetthecontroldemandofsystem．Keywords：ACservosystem；periodoptimization；inverseovershoot；deadzone量轻和易于维护等优点[1]，因而在雷达、机器1引言人、数控机床等领域获得了非常广泛的应用。根交流伺服系统越来越广泛地应用于雷达、机据其刻度方法及信号输出形式，光电编码器可分器人、数控机床等领域。交流伺服电机轴上往往为增量式、绝对式以及混合式3种，而增量式编码

7、加装位置监测装置来测量电机转子的位置。其作器因其结构简单、价格低廉而得到广泛应用。由用为：1)提供转子位置信号以便配置旋转磁场；2)于光电编码器的本质是机械数字传感器，其模拟生成转速反馈信号实现转速闭环控制；3)生成位量转换成数字量存在量化误差，误差的大小取决置反馈信号而实现进给位置控制。常用的位置测于编码器的分辨率[3叫]。量元件有旋转变压器、感应同步器、磁式编码器、高性能的伺服系统对低速性能提出了较高的光电编码器等。由于光电编码器具有精度高、抗要求，而在低速条件下，固定采样周期，不同分辨干扰能力强、工作可靠性好

8、、接口简单、体积小、重率可以获得不同的控制性能。而在相同分辨率的基金项目：广东省产学研结合项目(2009B09030O269)作者简介：黄钟(1986一)，男，硕士研究生，Email：hzh1874@126．COITI10黄钟，等：数控机床进给交流伺服系统的周期优化研究电气传动2012年第42卷第1期编码器条件下，可能获得较好的控制性能，而在低则会有效地减少