三轴联动数控系统(答辩)分析报告.pptVIP

三轴联动数控系统的研究 1 绪论 近年来,工业在不断的发展，生产工艺的要求越来越高，一台电机的简单控制已经不能满足要求。生产工艺不断复杂化，人们开始开发研究多轴控制系统。在电气控制中，多轴控制系统有着很高的的地位，在工业生产领域是备受关注的研究课题。 数控机床在从原来的手动发展到了自动，功能也从简单变得越来越复杂，在操作上由原来的笨重，变得越来越轻巧。电力电子技术在不断进步，微机技术也在不断被应用，越来越新型的控制策略层出不穷，电气控制技术的发展途径变得越来越多。 2 系统总体结构设计 系统主要实现的功能有： ◆系统硬件设计 ◆上位机与下位机多级通信的实现。 ◆ DDA空间直线插补算法。 ◆电机的加减速控制。 ◆系统单轴调试 系统总体框图如图下图所示： 3 系统硬件部分设计 ◆单片机系统 ◆伺服电机及其驱动器 ◆高频ADUM磁耦数字隔离 ◆低频光电隔离 ◆信号放大 ◆通信电平转换 信号的隔离及其放大 4 系统软件部分设计 ◆数控系统坐标系的建立 ◆动态查表法加减速 ◆数字积分法直线插补 ◆多机通信 数控系统坐标系的建立 工件坐标系的建立 工件坐标系是由编程者制定的,以工件上某一个固定点为原点的右手直角坐标系,又称为编程坐标系. 机床类型工件原点位置：数控车床一般设在工件右端面的中心；数控铣床一般设在工件上表面的几何中心或者四个基准角上 数字积分插补法及加减速控制算法动态查表法原理 我们可以由加工速度求出插补运算中会用到的变量：n，dn。n代表过n个定时周期进给一步；dn代表每次累加器的累加数。 如果加速段的速度档位设为： 假设物体相对X轴位移量为Lx，电机需要走X步。电机加速段为（1/4*Lx）,电机需要走的步数为(1/4*X）。 由此可知，电机加速段各个速度档位对应的步数pulses为： 对应不同速度段，需要n个定时周期Tp[i],x轴电机进给一步。所以，在加速段每个速度段对应所走的时间t[i]为： 数字积分插补法 所谓插补，就是坐标点的“数据密化”。 脉冲当量是插补计算的基本单位，也就是指每进给一个脉冲，产生一个脉冲当量的位移。数字脉冲乘法器是相对比较早的插补运法方法，现在最常用的插补方法是逐点比较法、数字积分法等。该系统使用的是数字积分法。 平面直线插补 每个坐标的积分器由累加器和被积函数寄存器组成。被积函数寄存器存放终点坐标值。每隔一个时间间隔，将被积函数的值向各自的累加器中累加。X轴的累加器溢出的脉冲驱动X轴走一步，Y轴累加器溢出脉冲驱动Y轴走一步[12]。 空间直线插补 根据线性插补原理，各插补轴的位移与速度比相等。 假设已知空间直线两点M(X1，Y1，Z1)，N(X2，Y2，Z2)。 那么，X、Y、Z三轴的方向余弦： 假设物体运动的速度为V，则对应X、Y、Z轴的速度为： 则在计算插补算法的参数是n、dn时，只要知道物体运动的合速度V，就可以分别知道X、Y、Z三轴的速度，就可以求出对应轴的插补参数。 系统通信部分 5 调试 计算机用Vc++控件实现通信： （1）建立项目，插入控件MSComm （2）初始化串口 （3）添加串口事件消息处理函数OnComm（） （4）数据的发送 单片机通信部分 用定时器1设置波特率，定时器设置工作方式为方式2，即：TMOD=0X20。在11.0592MHZ频率下，设置定时器初值为0XFD,则波特率为9600,串口工作方式为方式1。 2 原点回零调试 3 对电机调试 电机转速为V r/min，则电机转一圈需要s,设定电机转一圈需要10000个脉冲，那么，一个脉冲周期为： 每产生一个脉冲两次进入中断，所以定时器定时时间t应为半个脉冲周期，即 单片机的一个机器周期为Tcy，单片机的晶振为f1 单片机默认为1T 模式，所以一个时钟周期Tcy = 1在这里使用定时器模式1，定时时间t、定时器应装入的初值N。 定时器定时初值设定公式如下： （2）位置控制调试 电机转向的控制也是通过脉冲来实现的。当控制方向脉冲为低电平时，电机正转；当脉冲输入为高电平时，脉冲反转。 电机转得圈数，与电机的转速无关，只和脉冲个数