计算机控制技术第3章 数字程序控制技术ppt课件.ppt

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1、第3章数字程序控制技术3.1数字程序控制基础3.1.1数字程序控制原理3.1.2数字程序控制方式3.1.3开环数字程序控制3.2逐点比较法插补原理3.2.1逐点比较法直线插补3.2.2逐点比较法圆弧插补3.3步进电机控制技术3.3.1步进电机的工作原理3.3.2步进电机的工作方式3.3.3步进电机控制接口及输出字表3.3.4步进电机控制程序3.1数字程序控制基础数字程序控制:就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动

2、控制。数控(NumericalControl-NC)系统计算机数控(ComputerNumericalControl-CNC)系统数控系统组成:由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成。其中,控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由计算机承担。插补器：用于完成插补计算，就是按给定的基本数据(如直线的终点坐标,圆弧的起、终点坐标等)，插补(插值)中间坐标数据，从而把曲线形状描述出来的一种计算。xyabcd当给定a、b、c、d各点坐标的x和y值之后，如何确定各坐标值之间的中间值?插补计算的宗旨是通过给

3、定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，而这些中间点的坐标值是以一定的精度逼近给定的线段。从理论上讲，插补的形式可用任意函数形式，但为了简化插补运算过程和加快插补速度，常用的是直线插补和二次曲线插补两种形式。3.1.1数字程序控制原理1.上图两种实现方法直线ab、直线bc、直线cd直线ab、直线bc、弧cd2.插补计算求给定点中间值的数值计算方法称为插值或插补。所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。所谓二次曲线插

4、补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆弧、抛物线和双曲线等。（1）脉冲：每一个脉冲信号代表步进电机走一步；代表的是加工过程中最小的加工单位，就是步长。（2）步长：对应于每个脉冲移动的相对位置称为脉冲当量，又称为步长，常用Δx和Δy来表示，并且总是取Δx＝Δy。（3）脉冲个数：线段在x轴和y轴的投影长度和脉冲当量有关。3.中间点的输出控制问题插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号形式去控制x、y方向上的步进电机。但是，向x和y轴分别

5、送多少个信号？我们计算的标准是什么？先了解下面几个概念。3.1.2数字程序控制方式1.点位控制(PointToPoint-PTP)在一个点位控制系统中，只要求控制刀具行程终点的坐标值，即工件加工点准确定位，至于刀具从一个加工点移到下一个加工点走什么路径、移动的速度、沿哪个方向趋近都无需规定，并且在移动过程中不做任何加工，只是在准确到达指定位置后才开始加工。2.直线切削控制这种控制也主要是控制行程的终点坐标值，不过还要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。3.轮廓的切削控

6、制(ContinuousPath-CP)这类控制的特点是能够控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。这种方式是借助于插补器进行的，插补器根据加工的工件轮廓向每一坐标轴分配速度指令，以获得图纸坐标点之间的中间点。3.1.3开环数字程序控制1.闭环数字程序控制2.开环数字程序控制1．闭环数字程序控制这种结构的执行机构多采用直流电机(小惯量伺服电机和宽调速力矩电机)作为驱动元件，反馈测量元件采用光电编码器(码盘)、光栅、感应同步器等。3.1.3开环数字程序控制2．开环数字程序控制这

7、种控制结构没有反馈检测元件，工作台由步进电机驱动。步进电机接收步进电机驱动电路发来的指令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置，那是不受任何检查的，因此这种控制的可靠性和精度基本上由步进电机和传动装置来决定。由于采用了步进电机作为驱动元件，使得系统的可控性变得更加灵活，更易于实现各种插补运算和运动轨迹控制。本章主要是讨论开环数字程序控制技术。3.2逐点比较法插补原理所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹

8、的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。如果原来在给定轨迹的下方，下一步就向给定轨迹的上方走，如果原来在给定轨迹的里面，下一步就向给定轨迹的外面走，…。如此，走一步、看一看，比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线的，它与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量，因此只要把脉冲当量(每走一步的距离即步长)取得足够