第3章数字程序控制技术ppt课件.ppt

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1、计算机控制技术ComputerControlledSystems中南大学信息科学与工程学院自动化专业Tuesday,October05,2021第三章数字程序控制技术3.1数字程序控制基础3.2逐点比较法插补原理3.3步进电机控制技术3.1数字程序控制基础返回3.1.1　数字程序控制原理3.1.2　数字程序控制方式3.1.3　开环数字程序控制3.1.1数字程序控制原理一、数字程序控制原理概述1、概念指计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械（如各种加工机床）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

2、地完成工作的自动控制。主要应用于机床自动控制。2、数控系统的组成输入装置，输出装置，控制器，插补器等四大部分。二、数控技术发展概况特征阶段年代典型应用工艺方法数控功能驱动特点研究开发1952~l969数控车床、铣床钻、铣床简单工艺NC控制3轴以下步进,液压电机推广应用1970~l985加工中心、电加工、锻压多种工艺方法CNC控制、刀具自动交换、五轴联动、较好的人机界面直流伺服电机系统化l982柔性制造单元(FMU)、柔性制造系统(FMS)复合设计加工友好的人机界面交流伺服电机高性能集成化l990至今计算机集成制造

3、系统(CIMS)、无人化工厂复合设计加工多过程、多任务调度、模板化和复合化、数字智能化直线驱动二、数字程序控制基本原理基本思路：－逐点输入加工轨迹的坐标不现实。－数控加工轮廓一般由直线、圆弧组成，也可能有一些非圆曲线轮廓，因此可以用分段曲线（曲线基点和曲线属性）拟合加工轮廓。－输出装置为步进电机，驱动每个轴以一定距离的步长运动，实际加工轮廓是以折线轨迹拟合光滑曲线。1、将曲线分割成若干段，可以是直线段或曲线段原则：保证线段所连成的曲线（折线）与原图形的误差在允许的范围内。图中分割成三段：　　　　　，将a,b,c,

4、d四点坐标送给计算机。（不是　　　　　）2、根据a,b,c,d四点坐标确定各坐标值之间的中间值给定曲线基点坐标，求得曲线中间值的数值计算方法称为插值或插补。插补的目的：以一定的速度连续定出一系列中间点，而这些中间点的坐标值以一定的精度逼近给定的线段。常用的插补形式：为简化插补运算过程和加快插补速度，常用插直线插补和二次曲线插补两种形式。（1）直线插补指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也即由此定出的中间点(中间点不一定在实际直线和近似直线上)连接起来的折线近似于一条直线，而不是一条真正的直线。（2）二次曲

5、线插补指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。常用的二次曲线有圆弧，抛物线和双曲线等。对图3.1所示曲线，ab、bc段用直线插补，cd段用圆弧插补。3、将插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号形式去控制x、y方向上的步进电机，带动绘图笔或刀具等，从而绘出图形或加工出所要求的轮廓来。脉冲当量(步长)：每一个脉冲信号代表步进电机走一步，即绘图笔或刀具在X或Y方向移动一个位置，把对应于每个脉冲移动的相对位置称为脉冲当量，或步长，常用Δx、Δy表示，且总取Δx=Δy实

6、质：用折线逼近理想轨迹（x0,y0）代表线段的起点坐标，（xe,ye）代表终点坐标，则x方向和y方向应移动的总步数Nx、Ny分别为：若把Δx、Δy定义为坐标增量值，即x0、y0、xe、ye均是以脉冲当量定义的坐标值，则因此，插补运算就是决定如何分配X和Y方向上的脉冲数，使实际的中间点轨迹尽可能逼近理想轨迹。增量值Δx、Δy越小，越逼近理想轨迹。返回3.1.2　数字程序控制方式按控制轨迹分，可以分为点位控制、直线切削控制和轮廓切削控制。1、点位控制（PointToPoint-PTP）只要求保证点与点之间的准确定位，

7、即只控制控制刀具行程终点的坐标值，而对点与点之间刀具所移动的路径、移动速度、移动方向不加控制。在移动过程中，刀具也不进行任何加工，只是在准确到达指定位置后才开始加工（定位）。如钻床，镗床，冲床等。2、直线切削控制除了控制点与点之间的准确定位外，还要保证刀具在被控制的两点之间的运动轨迹相对于工件平行某一直角坐标轴是一条直线，且在运动过程中，刀具按给定的进给速度进行切削（单轴切削）。如铣床，车床，磨床，加工中心等。3、轮廓的切削控制（ContinuousPath－CP）连续控制系统。可实现点与点之间的各种复杂运动轨迹

8、的控制，如直线、圆弧、二次曲线和高次曲线等，并保证对给定的零件尺寸和轮廓进行连续加工控制（多轴切削）。要求数控装置能对两个及以上的坐标方向实现严格的连续控制，并准确地保证每个坐标的行程控制和速度控制之间的关系。又称轮廓控制。须借助于插补器。如铣床，车床，磨床，齿轮加工机床等。三种方式比较点位控制：驱动电路简单，无需插补直线切削控制：驱动电路复杂，无需插补轮廓切削控制：驱动