第四章 进给运动的控制

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性能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

2、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，丝杠螺距h，齿轮减速比i，脉冲当量，2）工作台进给速度控制360hi60vf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角位移或线位移的控制电动机。二、步进电动机的选择1）步距角的选择步进电动机步距角，丝杠螺距h，齿轮减速比i，脉冲当量，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、机床行程等确定和h。如果、和h三个参数仍然满足不了

3、上式时，增加齿轮减速装置。360 ih2）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；导轨摩擦系数；包括齿轮与丝杠在内的总传动效率；步进电动机的最大静态转矩满足下式3(9.8)102zFG hMijmax(0.2 0.4)zMM四、步进电动机控制五、开环步进系统精度分析4.3 闭环数控系统进给运动控制及特性分析一、闭环位置控制系统一、闭环位置控制系统（一）闭环位置控制的概念（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，计算机以固定的冲送至数控装置，有计数器技术，计算机以固定的时间

4、周期对反馈值采样，将采样值与插补程序输出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，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，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。驱动工作台向减少误差的方向移动。 其数学模型间其数学模型间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，脉冲信号通过计数器可以反映转角的位置。三、定位过程误差分析P142要取得较高的位置增益位置增益，所用驱动装置时间常数时间常数必须小。如果选择了时间常数小的的伺服驱动电动机，

5、没有相应提高位置增益，整个位置控制回路的瞬态响应并不能够得到明显改善。( )1( )1( )ikE sX sGsvEK001( )lim( )lim1( )1(1)isskX svsvvE sKsGsss Ts四、直线插补轮廓误差分析数控机床进行XY轴直线联动插补时，X、Y分别对应恒速运动。轮廓误差E与各轴跟随误差Ex, Ey之间的关系为两轴位置增益相同时，轮廓误差为0；=0或90时，误差为0；Kx和Ky足够大时，轮廓误差较小；轮廓误差与编程进给速度成正比；cos* sinsin* coscossin sin211()2 YXXYyxYXYyxXv vv vvvvvEEEK vK vK vK vvKKE指令位置实际位置五、圆弧插补轮廓误差分析Kx=Ky时，误差为KxKy时，与成正比，所加工圆弧变为长轴位于45或135处的椭圆，提高增益能够减小误差。222sincossin2112()2xyxyvKKvRrKK222()vRr K圆弧插补轮廓误差表达式六、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4.5 进给运动控制参数设置伺服单元本身完成电流环与速度环的控制，而位置环由数控装置完成。一、一般参数的设定P152二、变增益位置控制的增益设定