第3章-數字控制技術-課件

第3章數字控制技術3.1數字控制基礎3.2逐點比較法插補原理3.3多軸步進驅動控制技術3.4多軸伺服驅動控制技術

數字控制就是利用數字化信號對機床運動及其加工過程進行自動控制。數字程序控制主要應用于機床控制，采用數字程序控制系統的機床叫做數控機床。數控技術和數控機床是實現柔性制造（FM）和計算機集成制造（CIM）的最重要的基礎技術之一。1PPT課件3.1數字控制基礎

所謂數字控制，就是生產機械(如各種加工機床)根據計算機輸出的數字信號按規(guī)定的工作順序、運動軌跡、運動距離和運動速度等規(guī)律自動地完成工作的控制方式。2PPT課件3.1.1數控技術發(fā)展概況直線驅動多過程、多任務調度、模板化和復合化、數字智能化復合設計加工計算機集成制造系統(CIMS)、無人化工廠l990至今高性能集成化交流伺服電機友好的人機界面復合設計加工柔性制造單元(FMU)、柔性制造系統(FMS)l982系統化直流伺服電機CNC控制、刀具自動交換、五軸聯動、較好的人機界面多種工藝方法加工中心、電加工、鍛壓l970～l985推廣應用3軸以下步進、液壓電機NC控制簡單工藝數控車床、銑床鉆床1952～l969研究開發(fā)驅動特點數控功能工藝方法典型應用年代特征階段3PPT課件

數控系統一般有數控裝置、驅動裝置和檢測裝置等。

數控裝置由輸入裝置,輸出裝置,控制器和插補器等四大部分組成。其中,控制器和插補器功能以及部分輸入輸出功能由計算機承擔。數控裝置能接收零件圖樣加工要求的信息，進行插補運算，適時地向各坐標軸發(fā)出速度控制指令。驅動裝置能快速響應數控裝置發(fā)出的指令，驅動機床的各坐標軸運動，同時提供足夠的功率和扭矩。檢測裝置將坐標的實際值檢測出來，反饋給數控裝置的調節(jié)電路中的比較器。4PPT課件xyabcd2.插補計算：確定各坐標值之間的中間值。3.1.2數字程序控制的基本原理如何用計算機在繪圖儀或數控加工機床上重現平面圖形？1.曲線分割直線ab、直線bc、弧cd，確定a、b、c、d各點坐標x和y值。5PPT課件

所謂直線插補是指在給定的兩個基點之間用一條近似直線來逼近，也就是由此定出中間點連接起來的折線近似于一條直線，并不是真正的直線。

所謂二次曲線插補是指在給定的兩個基點之間用一條近似曲線來逼近，也就是實際的中間點連線是一條近似于曲線的折線弧。常用的二次曲線有圓弧、拋物線和雙曲線等。

插補計算的宗旨是通過給定的基點坐標，以一定的速度連續(xù)定出一系列中間點，而這些中間點的坐標值是以一定的精度逼近給定的線段。從理論上講，插補的形式可用任意函數形式，但為了簡化插補運算過程和加快插補速度，常用的是直線插補和二次曲線插補兩種形式。6PPT課件（1）脈沖：每一個脈沖信號代表步進電機走一步；代表的是加工過程中最小的加工單位，就是步長。（2）步長：對應于每個脈沖移動的相對位置稱為脈沖當量，又稱為步長，常用Δx和Δy來表示，并且總是取Δx＝Δy。（3）脈沖個數：線段在x軸和y軸的投影長度。3.中間點的輸出控制問題

插補運算過程中定出的各中間點，以脈沖信號形式去控制x、y方向上的步進電機。（6，4）7PPT課件3.1.3數字控制方式1.點位控制只要求控制刀具行程終點的坐標值，即工件加工點準確定位，至于刀具從一個加工點移到下一個加工點走什么路徑、移動的速度、沿哪個方向趨近都無需規(guī)定，并且在移動過程中不做任何加工，只是在準確到達指定位置后才開始加工。2.直線控制這種控制也主要是控制行程的終點坐標值，不過還要求刀具相對于工件平行某一直角坐標軸作直線運動，且在運動過程中進行切削加工。8PPT課件3.輪廓控制這類控制的特點是能夠控制刀具沿工件輪廓曲線不斷地運動，并在運動過程中將工件加工成某一形狀。

這種方式是借助于插補器進行的，插補器根據加工的工件輪廓向每一坐標軸分配速度指令，以獲得圖紙坐標點之間的中間點。9PPT課件3.1.4數字控制系統1.開環(huán)數字控制2.閉環(huán)數字控制10PPT課件1.

開環(huán)數字控制

這種控制結構沒有反饋檢測元件，工作臺由步進電機驅動。步進電機接收步進電機驅動電路發(fā)來的指令脈沖作相應的旋轉，把刀具移動到與指令脈沖相當的位置，至于刀具是否到達了指令脈沖規(guī)定的位置，那是不受任何檢查的，因此這種控制的可靠性和精度基本上由步進電機和傳動裝置來決定。由于采用了步進電機作為驅動元件，使得系統的可控性變得更加靈活，更易于實現各種插補運算和運動軌跡控制。本章主要是討論開環(huán)數字程序控制技術。

11PPT課件2.閉環(huán)數字控制

這種結構的執(zhí)行機構多采用直流電機（小慣量伺服電機和寬調速力矩電機）作為驅動元件，反饋測量元件采用光電編碼器（碼盤）、光柵、感應同步器等，該控制方式主要用于大型精密加工機床，但其結構復雜，難于調整和維護，一些常規(guī)的數控系統很少采用。12PPT課件3.1.5數控系統的分類1.傳統數控系統NC由專用硬件來完成。2.開放式數控系統（1）PCINNC結構式數控系統既具有原數控系統工作的特點，同時它的界面又比原來的數控系統開放，大大提高了人機界面的功能。（2）NCINPC結構式數控系統由PC機和開放式的運動控制卡（可以單獨使用的數控系統，有很強的運動控制能力和運動軌跡控制能力，有開放的數據庫）構成?？煽啃愿?、性能好、開發(fā)周期短。3.網絡化數控系統數控機床具有聯網通訊功能13PPT課件3.2逐點比較法插補原理

所謂逐點比較法插補，就是刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標值進行比較，看這點在給定軌跡的上方或下方，或是給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進給方向。如果原來在給定軌跡的下方，下一步就向給定軌跡的上方走，如果原來在給定軌跡的里面，下一步就向給定軌跡的外面走。

逐點比較法是以階梯折線來逼近直線或圓弧等曲線的，它與規(guī)定的加工直線或圓弧之間的最大誤差為一個脈沖當量，因此只要把脈沖當量（每走一步的距離即步長）取得足夠小，就可達到加工精度的要求。14PPT課件3.2.1逐點比較法直線插補1．第一象限內的直線插補（1）偏差計算公式：偏差計算是逐點比較法關鍵的一步。在第一象限想加工出直線段OA，取直線段的起點為坐標原點，直線段終點坐標(xe，ye)是已知的。點m(xm,ym)為加工點（動點），若點m在直線段OA上，則有

xm/ym＝xe/ye即ymxe-xmye＝0

現定義直線插補的偏差判別式為

Fm＝ymxe-xmye

15PPT課件若Fm＝0，表明點m在OA直線段上；若Fm＞0，表明點m在OA直線段的上方，即點mˊ處；若Fm＜0，表明點m在OA直線段的下方，即點m＂處。

第一象限直線逐點比較法插補的原理：從直線的起點（即坐標原點）出發(fā)，當Fm≥0時，沿＋x軸方向走一步；當Fm＜0時，沿＋y方向走一步；當兩方向所走的步數與終點坐標(xe,ye)相等時，發(fā)出終點到信號，停止插補。Fm＝ymxe-xmye16PPT課件下面推導簡化的偏差計算公式：

①設加工點正處于m點，當Fm≥0時，表明m點在OA上或OA上方，應沿＋x方向進一步至(m＋1)點，該點的坐標值為

xm+1=xm+1ym+1=ym該點的偏差為

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=ymxe-(xm+1)ye=Fm-ye

17PPT課件②設加工點正處于m點，當Fm＜0時，表明m點在OA下方，應向＋y方向進給一步至(m+1)點，該點的坐標值為

xm+1=xmym+1=ym+1

該點的偏差為

Fm+1=ym+1xe-xm+1ye=(ym+1)xe-xmye=Fm+xe

簡化后偏差計算公式中只有一次加法或減法運算，新的加工點的偏差Fm+1都可以由前一點偏差Fm和終點坐標相加或相減得到。特別要注意，加工的起點是坐標原點，起點的偏差是已知的，即F0＝0。18PPT課件（2）終點判斷方法①設置Nx和Ny兩個減法計數器，在加工開始前，在Nx和Ny計數器中分別存入終點坐標值xe和ye，在x坐標（或y坐標）進給一步時，就在Nx計數器（或Ny計數器）中減去1，直到這兩個計數器中的數都減到零時，到達終點。

②用一個終點計數器，寄存x和y兩個坐標進給的總步數Nxy，x或y坐標進給一步，Nxy就減1，若Nxy＝0，則就達到終點。19PPT課件（3）插補計算過程

插補計算時，每走一步，都要進行以下四個步驟的插補計算過程，即

①偏差判別

②坐標進給

③偏差計算

④終點判斷20PPT課件2.四個象限的直線插補

偏差

1象限

2象限

3象限

4象限

偏差公式

Fm≥0

+x

-x

-x

+x

Fm+1=Fm-ye

Fm＜0

+y

+y

-y

-y

Fm+1=Fm+xe21PPT課件3.直線插補運算的程序實現（1）數據的輸入及存放在計算機的內存中開辟六個單元XE、YE、NXY、FM、XOY和ZF，分別存放終點橫坐標xe、終點縱坐標ye、總步數Nxy、加工點偏差Fm、直線所在象限值xoy和走步方向標志。

NXY=Nx+Ny。

XOY等于1、2、3、4分別代表第一、第二、第三、第四象限，XOY的值可由終點坐標(xe,ye)的正、負符號來確定。

FM的初值為FM＝0ZF＝1、2、3、4分別代表+x、-x、+y、-y走步方向。22PPT課件（2）直線插補計算的程序流程23PPT課件〔例3．1〕設加工第一象限直線OA，起點為O(0，0)，終點坐標為A(6，4)，試進行插補計算并作出走步軌跡圖?！步狻匙鴺诉M給的總步數Nxy=|6-0|+|4-0|=10,xe=6,ye=4,F0=0,xoy=1。24PPT課件Nxy=0F10=F9-ye=0+xF9>010Nxy=1F9=F8+xe=4+yF8<09Nxy=2F8=F7-ye=-2+xF7>08Nxy=3F7=F6+xe=2+yF6<07Nxy=4F6=F5-ye=-4+xF5=06Nxy=5F5=F4-ye=0+xF4>05Nxy=6F4=F3+xe=4+yF3<04Nxy=7F3=F2-ye=-2+xF2>03Nxy=8F2=F1+xe=2+yF1<02Nxy=9F1=F0-ye=-4+xF0=01Nxy=10F0=0起點終點判斷偏差計算坐標進給偏差判別步數25PPT課件軌跡如圖：26PPT課件3.2.2逐點比較法圓弧插補1．第一象限內的圓弧插補（1）偏差計算公式

設要加工逆圓弧AB，圓弧的圓心在坐標原點，并已知圓弧的起點為A(x0,y0)，終點B(xe,ye)，圓弧半徑為R。由圖所示的第一象限逆圓弧AB可知，

Rm２=xm2+ym2R2=x02+y02

可定義偏差判別式為

Fm＝Rm２-R2=xm２+ym2-R2

27PPT課件若Fm=0，表明加工點m在圓弧上；Fm＞0，表明加工點在圓弧外；Fm＜0，表明加工點在圓弧內。

第一象限逆圓弧逐點比較插補的原理：從圓弧的起點出發(fā)，當Fm≥0，為了逼近圓弧，下一步向-x方向進給一步，并計算新的偏差；若Fm＜0，為了逼近圓弧，下一步向+y方向進給一步，并計算新的偏差。如此一步步計算和一步步進給，并在到達終點后停止計算，就可插補出圖所示的第一象限逆圓弧AB。

28PPT課件下面推導簡化的偏差計算的遞推公式：

①設加工點正處于m(xm,ym)點，當Fm≥0時，應沿-x方向進給一步至(m+1)點，其坐標值為：

xm+1=xm-1ym+1=ym

新的加工點的偏差為

Fm+1=xm+12+ym+12-R2=(xm-1)2+ym2-R2=Fm-2xm+129PPT課件②設加工點正處于m(xm,ym)點，當Fm＜0時，應沿+y方向進給一步至(m+1)點，其坐標值為：xm+1=xmym+1=ym+1

新的加工點偏差為

Fm+1=xm+12+ym+12-R2=xm２+(ym+1)2-R2=Fm＋2ym+1

只要知道前一點的偏差和坐標值，就可求出新的一點的偏差。因為加工點是從圓弧的起點開始，故起點的偏差F0＝0。

30PPT課件（2）終點判斷方法圓弧插補的終點判斷方法和直線插補相同?？蓪方向的走步步數Nx=|xe-x0|和y方向的走步步數Ny=|ye-y0|的總和Nxy作為一個計數器，每走一步，從Nxy中減1，當Nxy=0時發(fā)出終點到信號。（3）插補計算過程圓弧插補計算過程比直線插補計算過程多一個環(huán)節(jié)，即要計算加工點瞬時坐標（動點坐標）值。因此圓弧插補計算過程分為五個步驟即偏差判別、坐標進給、偏差計算、坐標計算、終點判斷。31PPT課件2.四個象限的圓弧插補（1）第一象限順圓弧的插補計算

第一象限順圓弧CD，圓弧的圓心在坐標原點，并已知起點C(x0,y0)，終點D(xe,ye),如圖所示。設加工點現處于m(xm,ym)點，若Fm≥0,則沿-y方向進給一步，到(m+1)點，新加工點坐標將是(xm,ym-1)，可求出新的偏差為

Fm+1=Fm-2ym+1

若Fm＜0，則沿+x方向進給一步至(m+1)點，新加工點的坐標將是(xm+1,ym)，同樣可求出新的偏差為

Fm+1=Fm+2xm+132PPT課件（2）四個象限的圓弧插補其它象限的圓弧插補可與第一象限的情況相比較而得出，因為其它象限的所有圓弧總是與第一象限中的逆圓弧或順圓弧互為對稱。而且，對于圓弧插補，我們也是要先首先清楚第一步的走步方向，后面的就很容易了。（總是趨近于原點的趨勢）當Fm>=0,Fm+1=Fm-2ym+1（第一、三象限）

Fm+1=Fm-2xm+1（第二、四象限）當Fm<0,Fm+1=Fm+2xm+1（第一、三象限）

Fm+1=Fm+2ym+1（第二、四象限）掌握偏差計算式子Fm最原始的算式的意義，是最重要的。33PPT課件34PPT課件35PPT課件3．圓弧插補計算的程序實現

（1）數據的輸入及存放在內存中開辟八個單元XO、YO、NXY、FM、RNS、XM、YM和ZF，分別存放起點的橫坐標x0、起點的縱坐標y0、總步數Nxy、加工點偏差Fm、圓弧種類值RNS、xm、ym和走步方向標志。

NXY=|xe-x0|+|ye-y0|；

RNS等于1、2、3、4和5、6、7、8分別代表SR1、SR2、SR3、SR4和NR1、NR2、NR3、NR4，RNS的值可由起點和終點的坐標的正、負符號來確定；

Fm的初值為F0＝０，xm和ym的初值為x0和y0；

ZF=1、2、3、4分別表示+x、-x、+y、-y走步方向。36PPT課件（2）圓弧插補計算的程序流程按照插補計算的五個步驟來實現插補計算程序。即：偏差判別坐標進給偏差計算坐標計算終點判斷37PPT課件y軸指明RNS，可以選擇同樣的偏差計算公式判斷Fm的值判斷Fm的值x軸38PPT課件舉例：設加工第一象限逆圓弧AB，已知起點的坐標為A(4，0)，終點的坐標為B(0，4)，試進行插補計算并作出走步軌跡圖。39PPT課件Nxy=0x8=x7-1=0,y8=4F8=7-2x7+1=0-xF7>08Nxy=1x7=x6-1=1,y7=4F7=F6-2x6+1=1-xF6<07Nxy=2x6=2,y6=y5+1=4F6=F5+2y5+1=4+yF5=06Nxy=3x5=x4-1=2,y5=3F5=F4-2x4+1=-3-xF4>05Nxy=4x4=3,y4=y3+1=3F4=F3+2y3+1=2+yF3<04Nxy=5x3=3,y3=y2+1=2F3=F2+2y2+1=-3+yF2<03Nxy=6x2=3,y2=y1+1=1F2=F1+2y1+1=-6+yF1<02Nxy=7x1=x0-1=3,y1=0F1=F0-2x0+1=-7-xF0=01Nxy=8x0=0,y0=0F0=0起點終點判斷坐標計算偏差計算坐標進給偏差判別步數40PPT課件3.3多軸步進電機控制技術

數控機床的驅動元件常常是步進電機。步進電機是電機類中比較特殊的一種，它是靠脈沖來驅動的?？坎竭M電機來驅動的數控系統的工作站或刀具總移動步數決定于指令脈沖的總數，而刀具移動的速度則取決于指令脈沖的頻率。步進電機不是連續(xù)的變化，而是跳躍的，離散的。步進電機：脈沖電機，給一個脈沖電機轉一下。它是一種將電脈沖信號轉換為角位移的機電式數模（D／A）轉換器。41PPT課件3.3.1步進電機的工作原理3.3.2步進電機的工作方式3.3.3步進電機控制接口及輸出字表3.3.4步進電機控制程序3.3.5數控系統設計舉例——三軸步進電機控制42PPT課件3.3.1步進電機的工作原理（1）步進電機的結構：內轉子和定子構成。定子：定子上有繞組，教材上這個電機是三相電機，有3對磁極，實際上步進電機不僅有三相，還有四相、五相等等。三對磁極分別為A、B、C，通過開關輪流通電。轉子：上面帶齒。為了說明問題，這里只畫了4個齒。（其實一般有幾十個齒）（2）工作原理：對于三相步進電機的A、B、C這三個開關，每個開關閉合，就會產生一個脈沖。43PPT課件①初始狀態(tài)時，開關A接通，則A相磁極和轉子的0、2號齒對齊，同時轉子的1、3號齒和B、C相磁極形成錯齒狀態(tài)。這就相當于初始化。

②當開關A斷開，B接通，由于B相繞組和轉子的1、3號齒之間的磁力線作用，產生一個扭矩，使得轉子的1、3號齒和B相磁極對齊，則轉子的0、2號齒就和A、C相繞組磁極形成錯齒狀態(tài)。

③開關B斷開，C接通，由于C相繞組和轉子0、2號之間的磁力線的作用，使得轉子0、2號齒和C相磁極對齊，這時轉子的1、3號齒和A、B相繞組磁極產生錯齒。

44PPT課件④當開關C斷開，A接通后，由于A相繞組磁極和轉子1、3號齒之間的磁力線的作用，使轉子1、3號齒和A相繞組磁極對齊，這時轉子的0、2號齒和B、C相繞組磁極產生錯齒。很明顯，這時轉子移動了一個齒距角。如果對一相繞組通電的操作稱為一拍，那對A、B、C三相繞組輪流通電需要三拍,稱為一個周期。從上面分析看出，該三相步進電機轉子轉動一個齒距，需要三拍操作。在圖中，轉子的齒數為4，故齒距角90°，轉動了一個齒距也即轉動了90°。同樣的，如果轉自由40個齒，則轉完一個周期是9°。

45PPT課件齒踞角和步踞角：對于一個步進電機，如果它的轉子的齒數為Z，它的齒距角θZ為

θZ=2π／Z=360°/Z而步進電機運行N拍可使轉子轉動一個齒距位置。步進電機的步距角θ可以表示如下

θ=θZ／N=360°/(NZ)其中：N是步進電機工作拍數，Z是轉子的齒數。對于三相步進電機，若采用三拍方式，則它的步距角是

θ=360°/(3×4)=30°對于轉子有40個齒且采用三拍方式的步進電機而言，其步距角是

θ=360°/(3×40)=3°46PPT課件3.3.2步進電機的工作方式1．步進電機單三拍工作方式2．步進電機的雙三拍工作方式3．步進電機的三相六拍工作方式47PPT課件1.單三拍工作方式：單三拍就是每次只給一個線組通電，其余的繞組斷開。

①繞組的通電順序：A→B→C→A→…

②電壓波形在這里，步進電機是由脈沖控制的。而脈沖的輸出受計算機的控制。48PPT課件2．步進電機的雙三拍工作方式

①繞組的通電順序：ABBCCA②電壓波形3．步進電機的三相六拍工作方式

①繞組的通電順序：AABBBCCCAA②電壓波形49PPT課件3.3.3步進電機控制接口及輸出字表步進電機的控制中，要關心下列問題：

①步進電機的精度問題：步進電機的工作精度問題；

②速度調節(jié)問題：步進電機運動速度的快慢的調節(jié)；

③計算機接口問題：和計算機接口應該注意的問題。1．步進電機控制接口2．步進電機控制的輸出字表50PPT課件1．步進電機控制接口51PPT課件2.步進電機控制的輸出字表x軸步進電機輸出字表y軸步進電機輸出字表存儲地址標號低八位輸出字存儲地址標號高八位輸出字ADX100000001=01HADY100000001=01HADX200000011=03HADY200000011=03HADX300000010=02HADY300000010=02HADX400000110=06HADY400000110=06HADX500000100=04HADY500000100=04HADX600000101=05HADY600000101=05H52PPT課件3.3.4步進電機控制程序1.步進電機走步控制程序2.步進電機速度控制程序

①硬件電路；

②電機類型（三相、四相等）、步踞角、最高通電頻率、最低通電頻率等等。頻率對應的是速度。

③選擇工作方式；

④電機控制的調速問題。53PPT課件1．步進電機走步控制程序什么是走步程序？用ADX和ADY分別表示x軸和y軸步進電機輸出字表的取數地址指針。且用ZF=1、2、3、4分別表示+x、-x、+y、-y走步方向。在流程圖的第一個判斷中，ZF通過對Fm的判斷來賦值。因此，這個程序還要和插補計算程序結合起來看。54PPT課件55PPT課件2．步進電機速度控制程序注意兩點：

①速度往往和輸出字的輸送的頻率有關；

②調速過程總是有加速問題。內容：

①按正序或反序取輸出字可控制步進電機正轉或反轉，輸出字更換得越快，步進電機的轉速越高；

②控制延時的時間常數，即可達到調速的目的；Ti為相鄰兩次走步的時間間隔，Vi為進給一步后速度，a為加速度。56PPT課件3.3.5數控系統設計舉例-三軸步進電機控制1.數控系統的硬件系統結構及主要部件（1）工業(yè)控制機（IPC）（2）運動控制卡2.數控系統的軟件結構及主要功能模塊該軟件為多任務操作系統，系統主要模塊的功能如下:

（1）多任務操作模塊（2）人機接口模塊（3）軌跡插補模塊

57PPT課件

（4）運動學算法模塊（5）位置控制模塊（6）方式控制模塊（7）程序控制模塊（8）參數管理模塊（9）運動仿真模塊、動態(tài)顯示模塊等58PPT課件3.4多軸伺服驅動控制技術3.4.1伺服系統在自動控制系統中，把輸出量能夠以一定準確度跟隨輸入量變化的系統稱為隨動系統，亦稱伺服系統。例如，數控機床的伺服系統是指以機床移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統，又稱為隨動系統。1.伺服系統及其組成伺服系統由伺服驅動裝置和驅動元件(或稱執(zhí)行元件，即伺服電機)組成。高性能的伺服系統還有檢測裝置，反饋實際的輸出狀態(tài)。59PPT課件2.伺服系統的基本要求和特點（1）伺服系統的基本要求穩(wěn)定性好：能在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調節(jié)過程后到達新的或者恢復到原有的平衡狀態(tài)。精度高：輸出量能跟隨輸入量的精確程度?？焖夙憫茫阂蟾欀噶畹捻憫臁＿^渡過程時間短200ms以內，還要滿足超調要求。

60PPT課件（2）伺服系統的主要特點精確的檢測裝置：組成速度和位置閉環(huán)控制。有多種反饋比較原理與方法：脈沖比較、相位比較和幅值比較三種。高性能的伺服電機：伺服系統經常處于頻繁啟動和制動過程中。要求輸出力矩與轉動慣量的比值大。在低速時要求有足夠大的輸出力矩且運動平穩(wěn)。寬調速范圍的速度調節(jié)：數控機床的主運動要求調速性能比較高。位置調節(jié)為外環(huán)，速度調節(jié)為內環(huán)的雙閉環(huán)自動控制系統。61PPT課件3.4.2現代運動控制技術1.伺服電機控制（1）伺服電機及其分類又稱執(zhí)行電機。把輸入的電壓信號變換成轉軸的角位移或角速度輸出。直流伺服電動機調速性能好，有較大的起動轉矩。交流伺服電機結構簡單、運行可靠維護方便。（2）控制系統對伺服電機的基本要求寬調速范圍：機械特性和調節(jié)特性均為線性：調節(jié)特性指電動機的轉矩一定時，轉速隨控制電壓的變化關系。無自轉現象：控制電壓降到零時能立即自行停轉?？焖夙憫弘妱訖C要有較大的堵轉轉矩和較小的轉動慣量。62PPT課件（3）直流伺服電機的工作原理和控制方式實質上是它勵式的直流電機。有兩種控制方式：電樞控制（控制電樞電壓）和磁場控制（控制勵磁繞組產生的磁通）。（4）交流伺服電機的工作原理和控制方式實質上是兩相感應電動機。定子上裝有兩相對稱繞組，作為勵磁繞組和控制繞組，分別連勵磁交流電源和控制電壓源?？刂品椒ǎ悍悼刂?，加恒定的額定勵磁電壓，保持勵磁電壓與控制電壓之間的相位差位90°，改變控制電壓幅值控制轉速。相位控制，保持控制電壓和勵磁電壓的幅值為額定值，改變它們之間的相角在0°～90°變化。幅相控制，勵磁繞組和控制繞組連接在同一電源上，在勵磁相電路中串聯或并聯上一定的電容，兩繞組電壓形成相位差。電壓改變時，相位差也隨之改變。63PPT課件2.現代運動控制廣義上的數控裝置。PC+運動控制器模式。開放式結構控制（OAC）技術：利用DSP高速高精度特性，配以特有的通信內核模塊和基本輸入輸出系統，將多軸伺服單元、IO子系統以及中央處理系統高度集成為一