基于硬件在回路的数控系统机械分析器设计.pdf

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1、2010年第5期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2010)05—0017—05基于硬件在回路的数控系统机械分析器设计术张德栋，于东，王志成，张国平。(1．中国科学院研究生院，北京100049；2．中国沈阳计算技术研究所高档数控国家工程研究中心，沈阳110171；3．沈阳高精数控技术有限公司，沈阳110171)摘要：机械振动一直是影响数控系统高精度加工的重要因素，避免系统工作在共振频率附近可极大提高加工精度。而机械分析器的主要用途就是测定数控系统的共振频率，以便对数控系统进行在线调整达到最好的加工性能

2、。文章介绍了采用外加激励并采集反馈进行对比的方式对数控系统共振频率进行测定，并设计了带有实物模型接入的闭环回路结构，结合Scilab建模仿真过程，快速搭建了机械分析器的系统模型。系统模型具有很好的实用性、开放性和可移植性。最后通过实验验证了系统的实时性，并成功对数控系统的共振频率进行了的测定。关键词：控制系统计算机辅助设计；机械分析器；现场总线；硬件在回路仿真中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ATheDesignofMechanicalAnalyzerUsedforCNCSystemBasedonHar

3、dware--In··The-LoopSimulationZHANGDe—dong，YUDong，WANGZhi·cheng，ZHANGGuo-ping(1．GraduateSchoolofTheChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China；2．NationalEngineeringRe—searchCentreforHigh—endCNCShenyangInstituteofComputingTechnology，ChineseAcademyofSciences，S

4、henyang110171，China)Abstract：MechanicalVibrationhasbeenanimportantfactorinthehigh-precisionmachiningoftheCNCsys-tem，toavoidthesystemworkinginthevicinityofresonancefrequencycangreatlyimprovethemachiningac-curacy．AndthemainpurposeofMechanicalAnalyzeristodeterm

5、inetheresonancefrequencyofCNCsys-tem，inordertodoonlineadjustmentstoCNCsystemtoachievethebestprocessingperformance．ThispaperintroducesthewayofcomparingtheaddedexternalincentivesandcollectedfeedbacktodeterminetheresonantfrequencyoftheCNCsystem，designsaclosed-l

6、oopstructurewithPhysicalmodel，combinestheprocessofmodelingandsimulationwithScilab，andgivesarapidwaytobuildthesystemmodelofthemechanicalanaly。zer．Thesystemmodelhasgoodpracticality，opennessandportability．Finally，anexperimentverifiesthattheplatformcansatisfyrea

7、l-timerequirementandtheresonantfrequencyofCNCsystemismeasuredsuccessfully．Keywords：Computer-Aided-Control-System-Design；mechanicalanalyzer；fieldbus；Hardware-In。The。LoopSimulation剧烈共振。机械分析器的目的就在于测量伺服系统的O引言共振频率，以方便对伺服进行调整达到最好的加工性高精度加工一直是数控系统发展的目标和趋势。能。目前国内类似研究

8、较少，但很多公司如安川电机论文在辽宁省重点实验室“现场总线实验室”的软硬件等的高档数控系统都提供了相应的机械分析功能，三环境下，为研究如何提高数控系统的加工精度提供一菱更提出了测定更细致的二代机械分析器。个研究环境的支持。目前国内的用于数控系统的CACSD软件较少，数控机床伺服系统的振动问题一直是影响高精度Matlab、LabView等国外商业软件被普遍使用。Scilab加工的一个重要