开环运动控制计算机文化基础设计方案

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1、开环运动控制计算机文化基础设计方案1．1课题背景1.1.1介绍微电子技术、计算机技术特别是微型计算机技术的迅速发展，促进了电子技术、检测传感器技术、自动控制技术、计算机技术和机械技术等多种技术相互交叉、渗透与融合。机电一体化（Mechatronics）这一复合型边缘学科在这种背景下便应运而生。Mechatronics是Mechanics（机械学）和Electronics（电子学）的复合词。机电一体化是机械工程领域发展的必然趋势，它包括机电一体化技术和机电一体化产品(或系统).1.1.2机电一体化产品构成1.1.3市场行情1．2设计

2、任务说明在本次设计中，我们所要解决的问题及任务有：1.对双坐标运动控制系统进行总体设计，确定可行的设计方案；2.对系统机械传动部分进行设计，根据滚珠丝杠和滚动直线导轨的设计、选择，最终确定工作台的选型；3.对系统执行装置（电机及驱动器）的选择；374.对系统控制部分进行设计、选择，确定所需的运动控制器及其配件；5.了解市场行情，联系购买所需的实验设备；6.进行系统硬件的连接以及工作台的调试；7.对工作台进行测绘，用CAD绘制工作台A0装配图1张、A3零件图3张；8.编写LabVIEW程序，实现对双坐标工作台的运动控制。1．3搭建双

3、坐标运动控制系统所用的设备实现双坐标运动平台基本运动控制所需的器材：1.工业计算机一台；2山东建筑大学网络教育学院毕业论文2.美国NI公司4轴步进电机控制卡PCI－7134一块、UMI－7764接线盒一个以及专用电缆SH68－C68－S一根；3.南京顺康数码科技有限公司生产的SZHT3030双坐标工作台一座；4.北京四通公司生产的90BYG550B五相混合式步进电机及其驱动器SH－50806B两套；5.5V直流稳压电源一个、80VAC驱动器电源两个；6.连线若干。3山东建筑大学网络教育学院毕业论文工作台的运动控制系统是将机械系统、

4、电气系统与电子系统结合而形成的一个有机整体。一般来说，X-Y工作台的运动控制系统有三种：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。工作台的开环控制，这类控制不带位置检测反馈装置。由上位机（控制单元）输出的指令脉冲经驱动电路的功率放大，驱动步进电动机转动，再经传动机构带动工作台移动。第2章双坐标运动控制系统的总体设计2．1X-Y工作台控制系统简述及控制方案选择2.1.1滚珠丝杠副的选择X－Y工作台是指能分别沿着X向和Y向移动的工作台。其工作原理是X、Y向采用步进或伺服电机，通过齿轮减速器（降低速度、放大动力）和滚珠丝杠传动，驱动工

5、作台作X－Y向的运动。工作台的运动控制系统是将机械系统、电气系统与电子系统结合而形成的一个有机整体。一般来说，X-Y工作台的运动控制系统有三种：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。工作台的开环控制，这类控制不带位置检测反馈装置。由上位机（控制单元）输出的指令脉冲经驱动电路的功率放大，驱动步进电动机转动，再经传动机构带动工作台移动。见图2-1。2.1.2Y向滚动直线导轨副选择1．各滚动载荷P1=P2=P3=P4＝130*9.8/4＝318.5N372．将目标寿命换算为km寿命按每年工作300天，每天二班工作，每班8h，开机率

6、80%算，预期寿命时数Lh＝10*300*2*8*0.8＝38400hL=2lsns*60Lh/103＝2*0.3*5*60*38400/103＝6912kmls——最大行程3．额定动载荷18山东建筑大学网络教育学院毕业论文查表得ft＝1，fc＝0.81，fa＝0.9，fw＝1，取fh＝1。额定动载荷ca≥fwpc1*0.318536912L*3＝＝2.26kNfhftfcfaK1*1*0.81*0.950查表选用GGB16-AA2P12*1000*E直线滚动导轨副，该导轨副的ca＝7.4KN,coa＝11.2Kn图2—1受力分析

7、图示2.1.3工作台开环控制系统框图工作台的闭环控制这类控制带有位置检测反馈装置。位置检测装置安装在工作台上，用以检测工作台的实际位置，并与上位机输出的指令位置进行比较，用差值进行控制，其程序框图如图2-2所示。4山东建筑大学网络教育学院毕业论文图2-2工作台闭环控制系统框图工作台的半闭环控制，是将检测元件安装在电机的端头，见图2-3。37图2-3系统框图由于闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及工作台。所以可以获得比较稳定的控制特性。图2-3工作台半闭环控制系统框图上述的三种控制系统中，开环控制的工作台运动比较稳定，反应快，调试方便，

8、维修简单，但控制精度较低，这类控制系统多为经济型；而闭环控制的工作台的控制精度高，适合对运动的精密控制，但需要增加速度检测元件和位置检测检测元件，这样使控制系统变得复杂，成本也大为增加；半闭环控制的精度高于开环控制，低于闭环控制，成本也介于两者之间