第四章-进给运动的控制.ppt

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1、第四章进给运动的控制第一节1.半闭环伺服驱动装置的优点。2.步进驱动系统、直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统的优缺点。第二节1.开环系统脉冲当量和进给速度的计算。2.步进的分类。3.步距角和最大静态转矩的选择第三节1.简单了解闭环控制系统位置控制回路的数学模型。2.如何减少跟随误差，单位斜坡输入情况下，如何计算跟随误差。3.如何控制拐角误差的大小。作业4-14-104-144.1概述一、进给伺服驱动装置的控制系统性能二、电气伺服驱动系统三、驱动系统的工作特性曲线4.2开环数控系统进给运动控制一、开环系统控制原理二、步进电动机的选择三、步进驱动系统与数控装置的信号连接四、

2、步进电动机控制五、开环进给系统精度分析4.3闭环数控系统进给运动控制及特性分析一、闭环位置控制系统二、位置控制回路的数学模型三、定位过程的误差分析四、直线插补轮廓误差分析五、圆弧插补轮廓误差分析六、拐角轮廓误差分析4.4闭环数控系统进给驱动装置的信号连接一、模拟电压控制方式二、指令脉冲控制方式三、其他控制方式4.5进给运动控制参数设置一、一般参数的设定二、变增益位置控制的增益设定三、升降速参数四、返回参考点参数五、单向定位参数4.6进给运动的误差补偿一、传动反转间隙补偿二、螺距误差补偿三、其他因素引起的误差及其补偿4.1概述一、进给伺服驱动装置的控制性能开环伺服驱动装置

3、采用步进电机作为驱动元件，没有位置反馈和速度控制回路，线路简单，投资抵、调试维修方便。进给速度和精度较低，广泛应用于中、低当数控机床及一般机床改造中。闭环伺服驱动装置半闭环驱动装置将位置检测元件安装在电机轴上，精确控制电动机的角度，通过滚珠丝杠等传动机构将角度转换成直线位移。优点：位置增益高，不会发生振荡现象，快速性好，动态精度高，传动机构的非线性对于系统的影响小。缺点：传动机构的误差难以补偿，闭环驱动装置直接从机床移动部件上获取位置实际移动值，检测精度不受机械传动精度的影响。MP二、电气伺服驱动系统（一）步进驱动系统（二）直流伺服驱动系统宽调速性能，输出转矩大，过载能

4、力强。调整、安装和使用方便，适应于频繁启动、制动及快速定位要求的场合。（三）交流伺服驱动系统交流伺服电动机不需要维护，制造简单，适合于恶劣环境下工作。控制箱、位置控制器、伺服电动机、伺服驱动、速度传感器、译码器控制器硬件采用单片机或DSP等高性能处理器前馈控制、最优控制、矢量控制或者直接转矩控制方法驱动器GTR晶闸管或IGBT（绝缘栅双极型晶体管）作为驱动器件交流电动机4.2开环数控系统进给运动控制一、开环系统控制原理1）工作台位移量控制步进电动机步距角θ，丝杠螺距h，齿轮减速比i，脉冲当量δ，2）工作台进给速度控制二、步进电动机的选择步进电动机是一种将电脉冲信号转换成

5、角位移或线位移的控制电动机。特点有脉冲就走，无脉冲就停脉冲数增加，角位移随之增加脉冲频率越高，转速越高，反之越慢脉冲频率变化太快，容易失步或过冲改变分配脉冲的相序可改变旋转方向输出转角精度较高，无累积误差二、步进电动机的选择1）步距角的选择步进电动机步距角θ，丝杠螺距h，齿轮减速比i，脉冲当量δ，根据负载性质、最高进给速度等条件选择步进电动机类型。根据系统精度、数据处理长度、机床行程等确定δ和h。如果θ、δ和h三个参数仍然满足不了上式时，增加齿轮减速装置。2）最大静态转矩选择负载转矩F为进给方向上切削力；G为工件与工作台总重量；μ导轨摩擦系数；η包括齿轮与丝杠在内的总传

6、动效率；步进电动机的最大静态转矩满足下式四、步进电动机控制步进电动机驱动电路完成由弱电到强电的转换和放大，将逻辑电平信号转换为电动机绕组所需的具有一定功率的电流脉冲信号脉冲分配将插补输出脉冲，按照步进电动机所要求的规律分配给步进电动机驱动电路的各个输入端，控制绕组的开通和关断。硬件脉冲分配，采用逻辑电路或者专用集成芯片实现软件脉冲分配查表法实现,P135表4-2速度控制：通过延时控制步进电机的转速自动升降速控制：见图4-13五、开环步进系统精度分析精度分析步进电动机的步距误差动态误差启停误差齿隙误差丝杠、导轨的累计误差、受力变形和热变形误差提高精度的几个措施从驱动电路方

7、面改进：采用细分电路减少脉冲当量从软件方面改进：软件实现齿系、螺距误差的补偿从控制原理方面改进：增加一些检测传感装置4.3闭环数控系统进给运动控制及特性分析一、闭环位置控制系统（一）闭环位置控制的概念位置传感器将机械位移转换为数字脉冲，该脉冲送至数控装置，有计数器技术，计算机以固定的时间周期对反馈值采样，将采样值与插补程序输出的结果进行比较，得到位置误差，经软件增益放大，输出给数模转换器，从而为伺服装置提供控制电压，驱动工作台向减少误差的方向移动。其数学模型间P140.（二）闭环位置控制的实现光电编码器每转能输出数千个脉冲信号，脉冲信号通