现代数控技术01.doc

现代数控技术 姓名：燕根鹏 班级：研1001班 学号：201001020 2010级硕士现代数控技术课程试题 1.数控系统构成及各部分作用，以PC+NC模式分析，分析系统的硬件及软件功能。 数控系统主要由硬件和软件两大部分组成。 数控系统硬件为软件的运行提供了支持平台。数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动装置、机床电器逻辑控制装置等组成，它们之间由I/O接口互相连接在一起。 PC工作：一方面对加工零件格式的正确性进行判断，并将其转换为可执行的数据文件；另一方面主要进行数据处理，检查数据的合理性。数据处理包括数控加工程序段的几何变换、补偿计算以及插补计算等。几何变换和补偿计算是为了使数控加工程序编制过程能相对独立，不用事先考虑实际使用的机床类型和刀具几何尺寸插补处理轨迹的终点之间，进行中间点的计算，分别向各个坐标轴发出方向、大小都确定的协调的运动系列命令，通过各个轴运动的合成，产生数控加工程序段要求的运动轨迹。 PID控制比例、积分、微分控制其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差 。 　　在积分（I）控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统 。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳 态误差。 　　在微分（D）控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用， 其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能 够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性。在大多数控制系统中，控制器是按照被控变量相对于给定值的偏差而进行工作的。控制作用影响被控变量，而被控变量的变化又返回来影响控制器的输入，使控制作用发生变化。这些控制系统都属于反馈控制。不论什么干扰，只要引起被控变量变化，都可以进行控制。这是反馈控制的优点。: [8 \* P1 m5 l! q. H( `??L- B4 @# A9 H前馈是按照干扰作用的大小来进行控制的，当扰动一出现，调节器即根据扰动的性质和大小进行控制，以补偿扰动的影响，使被控参数不变或基本保持不变。相对于反馈控制来说，前馈控制是及时的，理论上可达到完全补偿。因此，对于时间常数或时延大、扰动大而频繁的过程有显著效果前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效；前馈控制的依据是干扰的变化，检测的信号是干扰量的大小，控制作用的发生时间是在干扰作用的瞬间而不需等到偏差出现以馈控制的依据 是被控变量与给定值的偏差，检测的信号是被控变量，控制作用发生时间是在偏差出现以1 p* x K; ? k3 x. Q/ G 2、反馈控制系统是一个闭环控制系统，而前馈控制系统是一个“开环”控制系统其控制效果并不通过反馈来加以3、前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器般的反馈控制系统均采用通用类型的PID控制器，而前馈控制要采用专用前馈控制器(或前馈补偿装量)。对于不同的对象特性，前馈控制器的控制规律将是不同的。为了使干扰得到完全克服，干扰通过对象的干扰通道对被控变量的影响，应该与控制作用(也与干扰有关)通过控制通道对被控变量的影响大小相等，方向相反。所以、前馈控制器的控制规律取决于干扰通道的特性与控制通道的特性。对于不同