数控机床机电匹配性能测试平台软件设计答辩

数控机床机电匹配性能测试平台软件设计学生：张昭强专业：自动化导师：肖继学(副教授)

2022/11/101设计背景

数控进给系统学术关注度用户关注度来源于CNKI学术趋势*2位置误差学术关注度用户关注度*3位置误差是如何产生的呢？ts0tiQPAB

*4设计总方案软件设计理论分析系统建模特性分析定性分析定量分析语言选择软件开发软件测试结果分析*5理论部分系统建模*6系统分析理论部分系统传递函数为：加速度为：速度误差为：系统的加速度

与系统的增益

成正比，即系统的增益越大，则加速度越大。但是，在刚刚启动时，若系统的增益越大，系统所受到的惯性力也就越大，因此，系统的增益不能太大。当F一定时，系统增益

越大，则系统的稳态位置误差

越小，即系统的随动误差小，也就是说跟随精度高。对系统的灵敏度、系统增益

和系统的加速度这三个因素，在确定其数值时，需要进行多方面综合考虑。*7定性分析理论部分单轴情况：ts速度误差并不影响定位运动或直线加工时停止位置的准确性，只是在时间上实际位置较指令位置有所滞后而已。D0*8两轴增益匹配双轴情况：定量分析理论部分X轴增益偏大X轴增益偏小当两轴增益匹配时X0PY*9当X轴增益偏大时X0PY定量分析理论部分*10当X轴增益偏小时定量分析理论部分X0PY结论①当两轴的增益匹配时，系统虽然存在时间上的滞后，但是不会影响加工轮廓精度；②当两轴的增益不匹配时，实际加工轨迹将偏离理论轨迹，产生轮廓误差。*11软件开发软件部分VisualC++采集数据写入文件读取文件数据浏览、误差显示最小二乘法拟合绘制理论直线结果分析含直线图形和拟合直线方程显示。含分析结论和给用户建议。含误差图形显示。*12数据采集软件部分设计要求：读取8253芯片中计数器中的计数值，并经过一定的数学处理，得到标准的坐标值。初始化数据采集程序流程图开始创建并打开文件读取外部数据处理数据写入文件读取完毕关闭文件结束否是初始化：//第一片8253芯片的计数器0，代表X轴正方向；_outp(0x303,0x34);//控制字_outp(0x300,255);//初始化计数器0为0xFFFF;先低8位，后高8位；_outp(0x300,255);以上代码中，第一行代码中的0x303为第一片芯片控制字地址，0x34是根据D7D6D5D4D3D2D1=00110100B=34H计算而来。第2、3行代码中0x300是计算器0的地址，255是需要初始化进入计数器的数值。文件操作：FILE*datafile;data("C:\\Data.dat","wb");while(!feof(datafile)){ fwrite(&data.x,sizeof(long),1,datafile); fwrite(&data.y,sizeof(long),1,datafile);}fclose(datafile);在以上代码中，先是利用第一行代码定义了一个FILE指针文件，然后第二行代码在C:\创建一个名为Data.dat的文件，并以二进制写的方式打开；后面代码则是将采集的X坐标data.x和Y坐标data.y分别依次存入文件中。最后一行代码作用是将该文件关闭，这是每次打开一个文件后必须的步骤。数据处理：

由于每次采集到的数据不是符合要求的坐标值，必须通过一定数学转换才能得到合乎要求的坐标值，具体操作步骤是：将每次从计数器0获得的值减去从计数器1获得的值，再加上上一次的坐标值（初始时为0）作为当前X轴坐标值，然后将次从计数器2获得的值减去从计数器3获得的值，再加上上一次的坐标值（初始时为0）作为当前Y轴坐标值，如此循环，即可获得符合要求的坐标值。读取数据：_outp(0x303,0x04); //计数值锁存(供CPU读出)_outp(0x303,0x34); //先读低8位，后读高8位_outp(0x300,0x34); //读取数据data0=_inp(0x300);//储存低8位data1=_inp(0x300);//储存高8位在以上代码中，第1行代码中的0x303为第一片芯片控制字地址，0x04是根据D7D6D5D4D3D2D1=00000100B=04H计算而来，其作用是将计数值锁存。第2行代码中的0x34是通过D7D6D5D4D3D2D1=00110100B=34H计算而来，其作用是将读取方式设置为读/写低8位，后读/写高8位。第3行代码是将地址为0x300，即计数器0，的计数值分别读取2次。第4、5行代码完成将读取的数据分别存放在data0、data1中，则data0存放低8位，data1存放高8位。实际计数值大小为：*13软件部分最小二乘法拟合直线利用最小二乘法原理求取直线参数k、b时，就是使各数据点与拟合直线的偏差平方和为最小。拟合实质：经推导，得：式中，*14