第卷第期合肥工业大学学报自然科学版阴。系统位置控制模块的开发研究肖本贤王治森韩江摘要本文介绍系统目前使用的两种荃本的位控制方式荃准脉冲技术和采样数据技术,并分析了一种用干数控轴的无滞后误差调节器的设计,最后介绍我所研制的非圆数控滚齿机十六位微机数控系统位置控制的实现方式及其待点。关键词位里伺服系统插补,超前校正数控滚齿机中图分类号①位置基本控制方法在系统中,位置控制与插补是决定其最终性能的关键技术,也是数控技术开发中难点所在,目前数控系统中有两种基本的位置控制方法基准脉冲技术与采样数据技术。前者对应的基准脉冲插补,主要有逐点比较法,比较积分法,法等,这与步进电机系统所用的插补方法是一样的。后者对应的基准字插补法,主要有扩展数字积分法、时间分割法等,分粗插补、精插补,属二次插补法,适用于伺服采样系统。位置控制基准脉冲技术的构成如图所示,这里系统由插补运算输出正负向两个脉冲序列来控制电机的转动,频率决定转动速度,该方法通常由加减计数器和数模转换器即由硬件来完成位置闭环控制。也可用这正负向插补脉冲直接控制步进电机,实现开环控制。这种控制所用的插补方法软件编程简单,易于实现,但最大进给速度要受插补算法执行时间的限制,故不适于需要有较高进给速度的数控系统,可以实现电子同步。命令基准脉冲加减计数赢器及接口蕊朴井赢寻汗或步进电机驱动电源编码器图位置控制采样数据技术的构成如图所示。它使用计算机作为控制系统的一部分,来①收稿日期”盈。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net合肥工业大学学报自然科学版年第卷代替基准脉冲技术中的加减计数器,来实现位置闭环。计算机定时采样计数器的值,求取采样间隔内的实际位置脉冲增量值乙,进行累加就得到实际位置,一,一」,命令位置增量、是根据进给速度,进行基准字插补得到时间内的进给量,其累加的目标命令位置一。一」,其中,又尸、位置滞后误差一,一幻一。一十又。一乙、,再乘以适当的比例放大系数所得值送给,进行闭环跟踪控制。采样数据技术其进给速度基本不受计算机执行时间的限制,适用于对进给速度要求较高的系统,这种方法在配伺服系统中得以普遍采用,但需要相应的伺服软件,如何进一步减少,是提高轮廓精度的核心。」左补偿山左的尸一,指令位置‘增益·⑧一一卜一②度伺单服元速今匕一一一电机介一测速机或,人⑧计算器编码器实际位置图无滞后误差调节器设计分析近年来,数控技术正在飞速发展,以适应现代制造业的要求,为了提高切削加工效率,就必须提高切削运动速度与非切削运动速度,而此重婆的一点就是提高系统运算处理速度和伺服控制系统的性能。希望系统同时具有快速性好、无超调、无静差、抗扰能力强等优点,显然传统的控制是难以同时满足这些要求,而的高速处理能力又使得数字伺服控制系统得以实现,因而可以采用现代控制理论中行之有效的方法,如前馈控制、摩擦力矩补偿、学习控制等来提高加工精度的措施,采用这些方法,不但可以保证高速情况下的系统稳定性,还可以使伺服系统跟踪滞后误差接近于零,从而减小加工形状误差。如系统中,采用位微处理器,研制了前馈控制系统,还有三菱的前馈控制,的展成模块等,都实现了高速、高精度加工,结论证明使得圆弧切削变形量显著减小,切削尖角加工精度的改善都达到前馈控制的效果。目前在控制中,广泛用于数控轴位置调节的尸一调节器具有工作原理比较易于理解的优点,具有“好脾气”的特性,实现位置无静差,但滞后误差轨迹误差是系统固有的,加减速特性难以控制,且伺服增益与轮廓误差与成反比关系,但开环增益增高,这又与坐标轴快速变化时要求平稳性好矛盾,因高增益回路易造成电机转矩波动。又目前中,均使用各轴独立伺服机构,而轮廓加工需要各坐标轴的联动,那么各伺服机构在性能的上差异将对轮廓精度产生严重影响,由于各坐标轴运动的暂态分量通常在数十至数百毫秒内迅速衰减,影响轮廓误差的主要因素为稳态滞后误差。本文着重从传递函数推导及©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第期肖本贤等来统位五控制模块的开发研究系统频宽入手对前馈控制消除误差与对系统频宽的影响加以分析。户月、指令占‘一一’工冲闪于加速度积分项图简化等效的阶型位里复合型控制系统框图上图中,复合调节器由前馈控制与反馈调节组成,它