第7章-数字程序控制技术(tujiliang).ppt

* 7.4 其他数字程序控制驱动设备 用途 驱动电机 驱动电源 进给控制 步进电动机 低压供电、高低压切换、恒流斩波等（步进驱动器） 直流伺服电动机 脉宽调制、晶闸管控制等 （直流伺服驱动器） 交流伺服电动机 变频控制（伺服控制器） 主轴驱动 直流主轴电动机 晶闸管控制 交流主轴电动机 变频控制（变频器） * 1.位置偏差的计算 图7.11 圆弧插补的位置偏差计算 * 对上述偏差值计算公式进行简化。 * 2.终点判断方法 圆弧插补的终点判断方法和直线插补类似，只是计算公式略有不同。 3.圆弧插补计算过程 由于圆弧插补计算过程中，每一步偏差Fm+1的计算不仅需要Fm，还需要运动点的坐标xm或ym，因此，插补过程比直线插补计算过程多一个环节，即要计算加工点瞬时坐标（动点坐标）值。这样，圆弧插补计算过程分为五个步骤，即：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断。 * 4.四个象限的圆弧插补 根据上述第一象限逆时针圆弧插补的基本过程，可以同理推导出其他三个象限的圆弧插补方法（顺圆弧和逆圆弧），每个象限的偏差计算公式和进给方式如表7.3所示；圆弧插补时偏差符号与进给方向关系如图7.12所示。 * 图7.12 圆弧插补时偏差符号与进给方向关系图 * 5.圆弧插补举例 【例7.2】设加工第一象限一条顺圆弧AB，起点为点A（4,3），终点为B（5,0），试列表进行插补计算，并作出走步的轨迹图，同时给出算法程序流程图。 解：（1）根据起点和终点坐标，以及驱动设备的步长，可确定步长计数器初值设为Nxy =| xe-x0 |+ |ye-y0|=|5-4|+ |0-3|=1+3=4，其中xe =5，ye =0；x0 =4，y0 =3；初始偏差值F0=0。 * （2）根据以上插补计算过程，可以画出此圆弧插补的走步轨迹图如图7.13所示。 图7.13 圆弧插补的走步轨迹图 * （3）根据圆弧插补的5个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断，下面做插补算法的程序流程图。其中，在计算机的内存中开辟八个单元： X0、Y0：存放起点横坐标x0、起点纵坐标y0； NXY：存放总步数Nxy； FM：存放加工点偏差Fm，其初值F0=0； RCI：存放圆弧种类值，RCI等于1、2、3、4和5、6、7、8分别代表顺圆弧CA1、CA2、CA3、CA4和逆圆弧IA1、IA2、IA3、IA4。RCI的值可由起点和终点的坐标的正、负符号来确定； XM、YM：存放加工运动点横坐标xm和纵坐标ym，xm和ym的初值为x0和y0； ZF：存放走步方向标志，ZF=1、2、3、4分别代表走步方向为：+x、-x、+y、-y。 此圆弧插补算法程序流程图如图7.14所示。 * * 7.3 步进驱动数字程序控制技术 步进电机是工业控制的主要驱动装置之一，它不仅可以直接接收计算机输出的数字信号，不需要进行数/模转换，而且其具有快速启停、角位移与控制脉冲间精确同步的特点，可以用于开环控制系统。只需利用适当的机械结构将角位移转变为位置、体积、流量等物理量的变化，便可实现对相应的工业对象进行控制。 7.3.1 步进电机的结构及工作原理 步进电机又称脉冲电机，是靠脉冲来驱动的，给一个脉冲信号电机转一拍，是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D/A）转换器。其主要特点是： 总移动步数决定于指令脉冲的总数； 移动的速度则取决于指令脉冲的频率，但不能超过最高频率，否则电机的力矩减小，电机不能正常转动； 移动的方向则取决于指令脉冲的相序。 * 7.3.1.1 步进电机的分类 （1）步进电机按运动方式来分，可分为旋转运动式、直线运动式、平面运动式（印刷绕组式）和滚切运动式； （2）按工作原理来分，步进电机分为：反应式（磁阻式）、电磁式、永磁式、永磁感应式（混合式）步进电机； （3）按其工作方式来分，步进电机分为功率式和伺服式。 （4）按结构来分，可分为：单段式（径向式）、多段式（轴向式）和印刷绕组式。 （5）按相数来分，可分为：三相步进电机、四相步进电机、五相步进电机、六相步进电机等。 （6）按使用频率来分，可分为：高频步进电机和低频步进电机。 * 7.3.1.2 三相反应式步进电机的基本结构 下面以三相反应式步进电机为例介绍步进电机的基本结构： 步进电机定子铁芯由硅钢片叠压而成，定子上有六个均匀分布的磁极，每两个为一对。定子绕组绕置在定子六个均匀分布的铁芯上，把沿直径方向上相对的两个磁极上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组。图7.15中所示的步进电机有A、B、C三相控制绕组，故称为三相步进电机。当任意一相绕组通电时，便形成一对定