chapter5(轨迹控制原理)课件.ppt

第五章 数控技术轨迹控制原理;概念引入;5.1插补的基本概念; 特点是每次插补结束只产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给伺服电机，适用于以步进电机为驱动电机的开环数控系统。较为成熟并得到广泛应用的逐点比较法和数字积分法都属于脉冲增量插补。;5.2脉冲增量插补;1、直线插补;对于第一象限的直线，从起点（坐标原点）出发到达终点E，其坐标进给的方向为＋X、＋Y。 当 F＞0时，沿＋X方向走一步； F＜0时，沿＋Y方向走一步，以缩小偏差； F＝0，通常规定与F＞0为同一方向。;Fi +1 =xeyi+1－ xiye= xe(yi+1)－ xiye =Fi+xe;1;其他象限直线的偏差递推公式可同理推导。在计算中可以使坐标值带符号，此时，4个象限的直线插补偏差计算递推公式见如下表格所示。;也可以取坐标值为绝对值，此时偏差计算递推公式见下表。;1）偏差判别;对于第一象限的逆圆，从起点出发到达终点，其坐标进给的方向为－X、＋Y。 当F＞0(或F＝0)时，沿－X方向走一步； F＜0时，沿＋Y方向走一步，以缩小偏差;若F＜0时: 沿＋Y方向走一步后， Xi+1 =Xi , Yi+1=Yi ＋1;实 例;5）其他象限顺逆圆进给方向和偏差计算;6）过象限问题; 逐点比较法的特点是脉冲源每发出一个脉冲，就进给一步，不是发向X轴，就是发向Y轴，如果fMF为脉冲源频率(Hz)，fx，fy 分别为X轴和Y轴进给频率(Hz)，则 ;程编进给速度确定了脉冲源频率fMF后，实际获得的合成进给速度v并不总等于脉冲源的速度vMF，与角度有关。插补直线时，为加工直线与X轴的夹角；插补圆弧时，为圆心与动点连线和X轴夹角。根据上式可作出v/vMF随α变化的曲线。v/vMF=0.707~1，最大合成进给速度与最小合成进给速度之比为vmax/vmin=1.414，一般机床来讲可以满足要求，认为逐点比较法的进给速度是比较平稳的。;45°;数字积分法——数字微分分析器DDA。 特点：易于实现坐标扩展，每一个坐标是一个模块，几个模块的组合就可以得到多轴联动系统。较容易地实现二次曲线、高次曲线的插补，并具有运算速度快，应用广泛等特点。;具体实现时，每隔Δt时间发一个脉冲，与门打开一次，将函数寄存器中的函数值送累加器里累加一次，令累加器的容量为一个单位面积，当累加和超过累加器的容量一个单位面积时，便发出溢出脉冲，这样累加过程中产生的溢出脉冲总数就等于所求的总面积，也就是所求积分值。;1、直线插补;取Δt＝1;直线插补的终点判别，由容量与积分器中的寄存器容量相同的终点减法计数器JE完成，其初始值为0,当累加n次后计数器产生溢出， JE =0，直线插补结束。;实 例;1、;2、圆弧插补;取Δt=1;终点判别条件： Jx=|xe-x0|, Jy=|ye-y0|;圆弧插补进给方向及函数值寄存器内容修正; n;采用DDA方法插补直线与圆弧的区别：; ; ;数控加工程序中F代码指定进给速度后，fMF基本维持不变。这样合成进给速度V与被插补直线的长度或圆弧的半径成正比。如果寄存器位数是N，加工直线L1、L2都要经过2N累加运算，L1直线短，进给慢，速度低；L2直线长，进给快，速度高。加工L1生产效率低；加工L2零件表面质量差。; ; 被积函数扩大一倍，累加次数减少一倍。具体实现，当被积函数左移i位时，终点判别计数器右移（最高位移入1），使终点计数器JE使用长度减少i位，实现累加次数减少的目的。如果直线终点坐标为（10，6），寄存器与累加器位数是8，其规格化前后情况如下所示： 规格化前 规格化后 Xe Xe Ye Ye JE JE; 圆弧插补左移规格化与直线不同之处：被积函数寄存器存放最大数值的次高位是1为规格化数。 ;进给速率数FRN编程 为实现不同长度程序段的恒速加工，在编程时考虑被加工直线长度或圆弧半径，采用FRN（Feederate Number）来表示“F”功能。; 插补时将fMF作为时钟中断频率。;5.3数据采样插补; 插补周期越长，插补计算误差越大，插补周期应尽量选得小一些。