第3章 数字程序控制技术 知识 计算机控制技术 知识 课件 ppt.pptVIP

计算机控制技术 Computer Controlled Systems ;第三章 数字程序控制技术 ;3.1 数字程序控制基础 ;3.1.1 数字程序控制原理 ;二、数字程序控制基本原理 基本思路： －逐点输入加工轨迹的坐标不现实。 －数控加工轮廓一般由直线、圆弧组成，也可能有一些非圆曲线轮廓，因此可以用分段曲线（曲线基点和曲线属性）拟合加工轮廓。 －输出装置为步进电机，驱动每个轴以一定距离的步长运动，实际加工轮廓是以折线轨迹拟合光滑曲线。 ;　（1）直线插补 　　　指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也即由此定出的中间点(中间点不一定在实际直线和近似直线上)连接起来的折线近似于一条直线，而不是一条真正的直线。 　（2）二次曲线插补 　　　指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆弧，抛物线和双曲线等。 　　　对图3.1所示曲线，ab、bc段用直线插补，cd段用圆弧插补。 ;　3、将插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号形式去控制x、y方向上的步进电机，带动绘图笔或刀具等，从而绘出图形或加工出所要求的轮廓来。　;（x0,y0）代表线段的起点坐标， （xe,ye）代表终点坐标， 则x方向和y方向应移动的总步数Nx、Ny分别为：;　　因此，插补运算就是决定如何分配X和Y方向上的脉冲数，使实际的中间点轨迹尽可能逼近理想轨迹。 　　增量值Δx、Δy越小，越逼近理想轨迹。;3.1.2　数字程序控制方式 ;　2、直线切削控制 　　　除了控制点与点之间的准确定位外，还要保证刀具在被控制的两点之间的运动轨迹相对于工件平行某一直角坐标轴是一条直线，且在运动过程中，刀具按给定的进给速度进行切削（单轴切削）。如铣床，车床，磨床，加工中心等。 　3、轮廓的切削控制（Continuous Path－CP） 　　　连续控制系统。可实现点与点之间的各种复杂运动轨迹的控制，如直线、圆弧、二次曲线和高次曲线等，并保证对给定的零件尺寸和轮廓进行连续加工控制（多轴切削）。要求数控装置能对两个及以上的坐标方向实现严格的连续控制，并准确地保证每个坐标的行程控制和速度控制之间的??系。又称轮廓控制。须借助于插补器。如铣床，车床，磨床，齿轮加工机床等。;三种方式比较 点位控制：驱动电路简单，无需插补 直线切削控制：驱动电路复杂，无需插补 轮廓切削控制：驱动电路复杂，需插补 ;3.1.3　开环数字程序控制 ;　2、半闭环数字程序控制 　　　通过测量传动机构的转角推算出工作台的位移量，并与指令值比较，得到误差信号并形成控制量控制工作台的运动。机床工作台未包括在闭环内。 　　精度介于开环与闭环之间，结构较简单，调试与维护易于掌握。　;3、开环数字程序控制 　　无检测装置，无反馈信号，计算机根据输入数据经过运算给出控制量，通过伺服机构驱动被控对象的工作台沿一定方向移动，移动的距离由指令值确定。　　;3.2 逐点比较法插补原理;　　显然，它是按照“走一走，看一看，比较一次”的规则来决定下一步的走向，以便逼近给定轨迹的，所以，逐点比较算法又称为逐点比较插补算法。 　　逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线的，它与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量，因此只要把脉冲当量(每走一步的距离即步长)取得足够小，就可达到加工精度的要求。下面分别介绍平面直线插补算法和平面圆弧插补算法的原理。;3.2.1 逐点比较法直线插补;则有：; 若Fm0（即 ），则加工点在直线上方，如图中m′点所示。下一步必然沿＋x方向走一步。 若Fm0（即 　 ），则加工点在直线下方，如图中m″点所示。下一步必然沿＋y方向走一步。　;　　　如果在进行直线插补时，按式(3.2.1)计算偏差决定走向，则计算机要做两次乘法运算、一次减法运算，这样做比较复杂、耗时。因此，应寻求新的偏差计算方法。;　简化的偏差计算方法： 　　当Fm≥0时，m点应在OA线上或OA线的上方，此时，都应沿+x轴方向进给一步，而走一步后的新坐标为 ; 　　若Fm0时，m点在OA线的下方，应向+y方向进给一步，而走一步的新坐标为 xm+1 =xm ym+1 =ym+1 该点偏差为 Fm+1 =ym+1 xe-xm+1 ye=(ym+1)xe-xmye=Fm+xe (3.2.3) 　　偏差计算的新方法十分简单，它只有加减运算。在判准进给方向后，将前一