数控机床中直接位置闭环控制系统的研究.pdf

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1、第2期组合机床与自动化加1二技术NO．22011年2月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueFeb．2011文章编号：1001～2265(2011)02—0050～03数控机床中直接位置闭环控制系统的研究木王列虎．皮佑国(华南理工大学自动化科学与工程学院，广州510640)摘要：针对间接位置闭环控制系统存在的问题，给出了一种基于伺服驱动器本身的直接位置闭环控制系统的设计与实现。实验结果表明，直接位置闭环控制系统克服了间接位置闭环系统的固有缺陷，能够补偿机械环节的各种误差，使得实际的工作台位移能够准确地反映指令位置，达到了预

2、期目标。关键词：数控机床；间接位置闭环；直接位置闭环；控制系统中图分类号：TM383．4／TP273文献标识码：AResearchofDirectPositionClosedControlSystemjnNCMachineWANGLie—hu，PIYou—guo(CollegeofAutomationScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China)Abstract：Fortheproblemsofindirectpositionclosed—loopcontrolsystem，p

3、resentsadesignandrealiza-tionofdirectpositionclosed—loopcontrolsystembasedonservodriveritself．Experimentalresultsshowthatthedirectpositionclosed-loopcontrolsystemovercometheinherentdefectoftheindirectpositionclosed-loopcontrolsystem，cancompensateerrorsofvariouskindsofmechanicallink，letworkbench

4、dis。placementcanaccuratelyreflecttheinstructions．Keywords：NCMachine；indirectpositionclosed-loop；directpositionclosed-loop；controlsystem了一种基于CNC来实现位置控制的直接位置闭环控制系统，文献实现了一种基于运动控制器直接位0引言置闭环控制系统。以上的这两种方法均利用上位控随着制造技术的发展，对数控机床的要求越来制器来完成位置控制，因此增加了上位控制器的负越高，特别对精度和速度方面的要求尤为突出。而担。位置控制系统对保证数控机床的加T精度和速度起本文实

5、现了一种基于伺服驱动器本身的直接位着决定性的作用。目前，数控机床中应用较多的是置闭环控制系统，该伺服驱动器采用双位置反馈，从以交流伺服电机作为伺服驱动装置，以光电编码盘光电编码器反馈电机转子的位置，用以实现速度闭作为检测元件的间接位置闭环位置控制系统。这环，从光栅尺反馈工作台的位置，用以实现直接位置种系统在技术上比较成熟，调试较为简单，但是其控闭环。制精度较低。而以光栅尺等终端检测元件代替电机l系统概述轴端光电编码器可以构成直接位置闭环控制系统，从而有效地提高数控机床的加丁精度。此直接位目前，数字交流伺服系统在数控机床中正得到置闭环控制的数控机床得到越来越广泛的应用。直越来越广泛的应

6、用，其基本组成如图1所示。图接位置闭环的具体实现方式有很多种，文献。采用中引出点1与引出点2相连接则组成间接位置闭环收稿日期：2010—07—30}基金项目：广东省教育部产学研结合项目(2009B090300269)作者简介：王列虎(1984一)，男，陕阿成阳人，华南理一r．大学自动化科学与工程学院硕士研究生，主要从事伺服系统、伺服驱动器方面的研究，(E—mail)wangliehu@163．tom；皮佑困(1953一)，男，重庆开县人，华南理工大学自动化科学与工程学院教授，研究员，博士生导师，主要从事模式识别和智能控制方面的研究一2011年2月王列虎，等：数控机床中直接位置闭环控制

7、系统的研究·51·控制系统，该系统(伺服驱动器与伺服电机)是一个电路等构成，主要负责功率的放大及故障诊断、保护角度闭环的随动系统，其输入是数控系统给定的位等功能。系统硬件整体框图如图2所示。置指令脉冲，输m是电机的转角。在这种以电机轴[塑]匝亟巫上的光电编码器作为位置反馈环节的闭环控制系统开关匪巫薷团醯亟圃中，电机轴的转角严格跟随指令值变化，并且电机轴电源板[口板团通过联轴结与滚珠丝杠连接，进而拖动工作台移动，-网匦亘阅阿医盈圜将电机轴的角位移转化为T作台