计算机控制系统第2版李华侯涛电子课件第3章节.ppt

第三章结束 谢谢！ 本章小结 具有能够使生产机械按照规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动完成工作的控制称为数字程序控制。这是一种开环控制，它主要应用于机床的自动控制控制。 数控机床加工的零件轮廓一般由直线、圆弧组成，一些非圆曲线可以用直线段或圆弧段去逼近，刀具在加工过程中必须按照零件轮廓轨迹移动。因此，计算机的任务是，通过逐点比较插补运算，使刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，从而决定下一步的进给方向，进一步控制步进电机按照预计的规律自动完成工作。 尚辅网 / 3．步进电机控制技术 1．数字程序控制基础 2．逐点比较法插补原理 第3章 开环数字程序控制 兰州交通大学自动化学院 能根据输入的指令和数据，控制生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动完成工作的自动控制，称为数字程序控制。 数字程序控制主要应用于机床的自动控制，如用于铣床、车床、加工中心、线切割机以及焊接机、气割机等的自动控制系统中。 数字程序控制 数字程序控制的应用 兰州交通大学自动化学院 3．1 数字程序控制基础 1. 运动轨迹插补的基本原理 图3=1 曲线分段 （1）将曲线划分成若干段，分段线段可以是直线或弧线。 （3）根据各线段的性质，确定各线段采用的插补方式及插补 算法。 （2）确定各线段的起点和终点坐标值等数据，并送入计算机。 （4）将插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号的形式去控制x和y方向上的步进电机，带动刀具加工出所要求的零件轮廓。每个脉冲驱动步进电机走一步为一个脉冲当量（mm／脉冲），或步长，用Δx和Δy来表示，通常取Δx＝Δy。 兰州交通大学自动化学院 图3-3 闭环数字程序控制 图3-2 开环数字程序控制 2 . 数字程序控制系统分类 （按伺服控制方式分类） 兰州交通大学自动化学院 3. 2 逐点比较法插补原理 1 . 逐点比较法直线插补（以第一象限 为例） （1）直线插补的偏差判别式 若Fm＝0，表明点m在oA直线上； 从直线的起点出发，当Fm≥0时，沿＋x轴方向走一步；当Fm＜0时，沿＋y方向走一步；当两方向所走的步数与终点坐标（xe，ye）相等时，发出终点到信号，停止插补。 第一象限直线逐点比较法插补原理为： 图3=4 第一象限直线 Fm＞0，表明点m在oA直线上方； Fm＜0，表明点m在oA直线下方。 兰州交通大学自动化学院 偏差判别式简化 当Fm≥0时，表明m点在oA上或oA的上方，此时应沿＋x方向进给一步，走一步后新的坐标值为 该点的偏差为 同理，当Fm＜0时，应向＋y方向进给一步，该点的偏差为 兰州交通大学自动化学院 图3-5 第一象限直线 （2）终点判别方法 总步长法：设置一个终点计数器Nxy，寄存x、y两个坐标方向进给的总步数，x和y坐标每进给一步， Nxy就减1，直到Nxy减到零，就达到终点。 终点坐标法：设置Nx、Ny两个减法计数器，在加工开始前，在Nx、Ny计数器中分别存入终点坐标值xe、ye。加工时，x坐标每进给一步，就在Nx计数器中减去1，y坐标每进给一步，就在Ny计数器中减去1，直到这两个计数器中的数都减到零，就到达终点。 兰州交通大学自动化学院 ① 偏差判别：判断上一步进给后的偏差是F≥0还是F＜0； 逐点比较法直线插补计算的四个步骤： ② 坐标进给：根据所在象限和偏差判别的结果，决定进给坐标轴及其方向； ③ 偏差计算：计算进给一步后新的偏差，作为下一步进给的偏差判别依据 ④ 终点判断：进给一步后，终点计数器减1，判断是否到达终点，到达终点则停止运算；若没有到达终点，返回①。如此不断循环直到到达终点。 兰州交通大学自动化学院 （3）四个象限直线插补 图3-6 四个象限直线的偏差符号和方向 不同象限直线插补的偏差符号和进给方向如图 ； 计算时，公式中 的终点坐标值xe 和ye均采用绝对 值。 兰州交通大学自动化学院 分别处理法 （3）四个象限直线插补 图3-7 四个象限直线的偏差符号和方向 坐标变换方法实现4个象限的直线插补时，均按第一象限的直线插补进行计算。不同象限直线插补的偏差符号和进给方向如图 ； 兰州交通大学自动化学院 坐标变换法 （4）直线插补计算的程序实现 设置六个存储单元XE、YE、NX