數(shù)控機床實驗報告--單軸電機運動控制

1、數(shù)控機床實驗報告- 單軸電機運動控制數(shù)控機床實驗報告- 單軸電機運動控制數(shù)控機床實驗報告單軸電機運動控制實驗姓名： 學(xué)號：理解運動控制系統(tǒng)加、減速控制的基本原理及其常見實現(xiàn)方式（ T 曲線模式、 S 曲線 模式），理解電子齒輪的相關(guān)概念和應(yīng)用范圍，掌握實現(xiàn)單軸運動各種運動模式的方法和 設(shè)置參數(shù)的含義1. 四軸運動開發(fā)平臺2. GT-400-SV 卡一塊3. PC 機一臺3.1 S 曲線模式運行實驗1. 打開運動控制平臺實驗軟件，點擊界面下方“單軸電機實驗”按鈕，進(jìn)入單軸運動控制實驗界面；2. 在電機選擇欄中，選擇“1軸”為當(dāng)前軸，電機控制模式設(shè)置為“模擬電壓”，表示控制信號為模擬電壓；3. 在

2、控制模式選項卡中點擊“ S 曲線模式”，設(shè)置S 曲線模式參數(shù)如下：加加速度 0.0001 Pls/STA3加速度 0.03 Pls/STA2速度 10 Pls/ST目標(biāo)位置 60000 pulse4. 點擊開啟軸按鈕，使電機伺服上電，確認(rèn)參數(shù)設(shè)置無誤后，點擊運行按鈕，此時觀察到運動控制平臺上電機開始運動；5. 單軸運動停止后，觀察界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線，曲線如下圖（圖 1）所示。6. 改變加加速度的參數(shù)值，設(shè)置參數(shù)如下：加速度 0.03 Pls/STA2速度 10 Pls/ST目標(biāo)位置 60000 pulse7. 開啟軸，運行電機，界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及

3、位移曲線如下圖（圖 2）8. 改變加速度的參數(shù)值，設(shè)置參數(shù)如下：加加速度 0.0001 Pls/STA3加速度 0.2 Pls/STA2速度 10 Pls/ST目標(biāo)位置 60000 pulse9. 開啟軸，運行電機，界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線如下圖（圖 3）圖 1 S 曲線模式（加加速度 0.0001 加速度 0.03 ）圖 2 S 曲線模式（加加速度0.001 加速度0.03 ）圖 3 S 曲線模式（加加速度0.0001 加速度 0.2 ）10. 比較并分析不同參數(shù)設(shè)置對S 曲線運動模式的影響。 改變加加速度，比較圖 1 與圖 2，速度 - 時間曲線中，當(dāng)加加速度越大時，

4、加速和減速的時間越短，加速度- 時間曲線的峰值越大，速度突變越明顯，越容易發(fā)生剛性沖擊。 改變加速度，比較圖 1 與圖3，其實看不到明顯區(qū)別，分析原因為：加加速度與加速度的取值不合適，無法看出改變加速度對S 曲線的影響。經(jīng)理論分析發(fā)現(xiàn)：圖 3 由于加加速度設(shè)置過小，加速度設(shè)置過大，還沒達(dá)到設(shè)置得加速度值就得做減加速運動。所以改變加速度的值，理論上對S 曲線的影響是改變勻加速或勻減速運動段的時間。3.2 T 曲線模式運行實驗1. 保持其他設(shè)置不變，在控制模式選項卡中點擊“ T 曲線模式”，進(jìn)入 T 曲線運動 模式，設(shè)置 T 曲線模式的參數(shù)如下：加速度 0.01 Pls/STA2速度 8 Pls/

5、ST目標(biāo)位置 60000 pulse2. 確認(rèn)參數(shù)設(shè)置無誤后，點擊運行按鈕，單軸開始以T 曲線模式運動。3. 單軸運動停止后，觀察界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線，曲線如下圖（圖 4）所示。4. 改變加速度的值，運行電機，參數(shù)設(shè)置如下：加速度 0.1 Pls/STA2速度 8 Pls/ST目標(biāo)位置 60000 pulse5. 單軸運動停止后，觀察界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線，曲線如下圖（圖5）所示。6. 改變加速度的值，運行電機，參數(shù)設(shè)置如下：加速度0.1 Pls/STA2速度 16 Pls/ST目標(biāo)位置 60000 pulse7. 單軸運動停止后，觀察界面左側(cè)

6、顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線，曲線如下圖（圖 6）所示。圖 4 T 曲線模式（加速度 0.01 速度 8）圖 5 T曲線模式（加速度0.1速度8）圖 6 T曲線模式（加速度0.1加速度16）8. 比較并分析不同參數(shù)設(shè)置對T 曲線運動模式的影響。 改變加速度，比較圖 4 與圖 5，速度 - 時間曲線中，當(dāng)加速度越大時，到達(dá)所設(shè)速度的時間越短，速度突變越明顯，越容易發(fā)生剛性沖擊。 改變速度，比較圖 5 與圖6，位移- 時間曲線中，當(dāng)速度越大時，到達(dá)目標(biāo)位置的時間越短；速度- 時間曲線中，當(dāng)速度越大時，速度峰值越大，速度突變越大，剛性沖擊越大。 不論加速度和速度參數(shù)設(shè)置如何， T 曲線的加

7、速度- 時間曲線中均出現(xiàn)突變，即 T線存在柔性沖擊。3.3 速度模式運行實驗1. 在控制模式選項卡中點擊“速度模式”，設(shè)置速度模式的參數(shù)如下：加速度 0.02 Pls/STA2速度 8 Pls/ST2. 點擊開啟軸按鈕，使電機伺服上電；確認(rèn)參數(shù)設(shè)置無誤后，點擊運行按鈕，電機開始轉(zhuǎn)3. 點擊停止按鈕，停止電機運動，觀察界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線，曲線如下圖（圖 7）所示。4. 改變加速度的值，運行電機，參數(shù)設(shè)置如下：加速度 0.2 Pls/STA2速度 8 Pls/ST5. 點擊停止按鈕后，停止電機運動，觀察界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線，曲線如下圖（圖 8）

8、所示。6. 改變加速度的值，運行電機，參數(shù)設(shè)置如下：加速度 0.2 Pls/STA2速度 16 Pls/ST7. 點擊停止按鈕后，停止電機運動，觀察界面左側(cè)顯示區(qū)中電機運行速度、加速度及位移曲線，曲線如下圖（圖 9）所示。圖 8 速度模式（加速度0.2 速度8）圖 9 速度模式（加速度0.2 加速度 16）8. 比較并分析不同參數(shù)設(shè)置對T 曲線運動模式的影響。 改變加速度，比較圖 7 與圖8，速度- 時間曲線中，當(dāng)加速度越大時，到達(dá)所設(shè)速度的時間越短，速度突變越明顯，越容易發(fā)生剛性沖擊。 改變速度，比較圖 8 與圖 9，加速度 - 時間曲線中，當(dāng)速度越大時，加速度突變越大，柔性沖擊越大 不論加

9、速度和速度參數(shù)設(shè)置如何，速度模式曲線的加速度- 時間曲線中均出現(xiàn)突變，即速度模式曲線存在柔性沖擊。3.4 電子齒輪模式運行實驗1. 在電機選擇欄中，選擇“1 軸”為當(dāng)前軸，此軸將自動設(shè)置為電子齒輪中的從動軸。2. 在控制模式選項卡中點擊“電子齒輪模式”，設(shè)置電子齒輪模式參數(shù)，參數(shù)設(shè)置完畢后點擊“確定”，參數(shù)設(shè)置如下：主動軸號 2 軸電子齒輪比 -13. 在電機選擇欄中，選擇電子齒輪中設(shè)置的主動軸“ 2 軸”為當(dāng)前軸。4. 在控制模式選項卡中電機“ S 曲線模式”，設(shè)置主動軸 2 軸的 S 曲線模式運動參 數(shù)，參數(shù)加加速度 0.0005 Pls/STA3加速度 0.2 Pls/STA2速度 5

10、Pls/ST目標(biāo)位置 30000 pulse5. 點擊開啟軸按鈕，使伺服電機上電，確認(rèn)參數(shù)設(shè)置無誤后，點擊運行按鈕。6. 觀察并記錄運動控制平臺上各軸的運動。7. 分別改變電子齒輪傳動比和主動軸，重復(fù)以上步驟，觀察并記錄運動控制平臺上各軸的8. 記錄的運動情況如下表（表1）所示。 T 曲線和 S 曲線加減速模式的特點和應(yīng)用場合。答： T 曲線特點是：勻加速直線運動- 勻速 - 勻減速直線運動，由于在勻加速進(jìn)入勻的瞬間，加速度存在突變，在勻速到勻減速的瞬間也是，所以 T 曲線模式存在柔性沖擊。因為速度的過渡不夠平滑，運動精度低，所以 T 曲線模式的加減速方法一般用于起停、進(jìn)退刀等輔助運動中。S 曲線模式的特點是：加加速- 加速 - 減加速 - 勻速 - 加減速 - 減速 - 減減速，由于速度平滑變化，所以不存在柔性沖擊。由于 S 曲線模式變化平滑，不存在柔性沖擊，運動精度高，但是算法比較復(fù)雜，一般用于高速、高精度的加工中。 速度控制模式的特點和應(yīng)用場合。答： 交流伺服電機有3 種控制模