微机原理与控制技术-卢晓红5-92数字程序控制ppt课件.ppt

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1、第五章：数字程序控制1第五章：数字程序控制5.1顺序控制5.2开环数字程序控制（插补算法）5.3步进电机控制技术（开环数字程序控制）5.4简单闭环控制系统5.5数字控制器的模拟化设计与离散化设计概述5.6数字控制器的模拟化设计5.7数字控制器的直接/离散化设计25.1顺序控制顺序控制简介顺序控制：按时序或事序规定工作的自动控制。就是根据应用场合和工艺要求划分不同的工步，按预先规定好的时间或条件，按次序完成各工步的动作并保证其所需的持续时间。实现顺序控制的装置包括：1）矩阵式顺序控制器(matrixsequential

2、controller)2）继电接触控制3）可编程序控制器(PC及其前身ProgramableLogicalController)4）微型计算机顺序控制器35.2开环数字程序控制5.2.1开环数字程序控制数字程序控制数字程序控制就是能够根据数据和预先编制好的程序，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地完成工作的自动控制数字程序控制系统中的轨迹控制策略是插补和位置控制4⑴按控制对象的运动轨迹分类:点位控制、直线控制和轮廓控制⑵根据有无检测反馈元件分类:开环和闭环数字程序控制①闭环数字程序控

3、制D/A计算机伺服电机工作台伺服电机驱动电路测量元件②开环数字程序控制计算机步进电机工作台步进电机驱动电路5.2.3数字（程序）控制方式分类5.2开环数字程序控制⑴在允许的误差范围内和确保精度的前提下，将平面曲线分成若干段，用直线或圆弧取代，称为直线插补加工或圆弧插补加工；（2）确定各分段点坐标值；（3）根据给定的各曲线段的起点、终点坐标，确定各坐标值之间的中间值的数值计算方法称为插值或插补。并编制相应的插补运算子程序，送计算机控制程序区存储待用；⑶脉冲分配。根据插补计算出的中间点、产生脉冲信号驱动x、y方向上的步进

4、电机，带动绘图笔、刀具等，从而绘出图形或加工所要求的轮廓。5.2开环数字程序控制5.2.4数字程序控制原理7数字程序控制系统数字程序控制系统一般由输入装置、控制器、插补器、输出装置等四大部分组成。在采用微机的数控系统中，其控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由微机承担。插补器用于完成插补计算。插补计算就是按给定的基本数据(如直线或圆弧的起、终点坐标)插补中间坐标数据，并以增量形式向各坐标连续输出，以控制机床刀具等按给定的图形轨迹运动。常用的实现插补的方法有：逐点比较法、数字积分法和时间分割法等。大部分加工零件图形都

5、可由直线和圆弧两种插补器得到。5.2开环数字程序控制5.2.5数字控制的逐点比较算法实现数字程序控制的方法称为控制算法逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线的，按照“走一走，看一看，比较一次”的规则决定下一步的走向，逼近给定轨迹，它与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差为一个脉冲当量，因此只要把脉冲当量(每走一步的距离即步长)取得足够小，就可达到加工精度的要求。5.2开环数字程序控制相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量8插补步骤：偏差判别->坐标进给->偏差计算->终点判断5.2.6逐点比较法直线

6、插补5.2开环数字程序控制⑴第一像限内的直线插补直线段起点为原点,终点为A(xe,ye),点m为加工点(动点),若点m在直线OA上,有xm/ym=xe/ye,即xm/ym-xe/ye=0①偏差计算公式若Fm=0，则点m在OA直线段上；若Fm>0，则点m在OA直线段的上方；若Fm<0，则点m在OA直线段的下方。进给方向确定：当Fm>=0时，沿+x轴方向走一步；当Fm<0，沿+y方向走一步；当目前坐标与终点坐标相等，停止插补。5.2开环数字程序控制当，表明m点在直线段OA下方，为逼近给定曲线，应沿+y方向走一步至m+1，

7、该点的坐标值为该点的偏差为：②坐标进给与偏差计算当，表明m点在直线段OA上或OA上方，应沿+x方向走一步至m+1该点的坐标值为该点的偏差为：5.2开环数字程序控制坐标进给偏差计算坐标进给偏差计算加工点到达终点（xe，ye）时必须自动停止进给。因此，在插补过程中，每走一步就要和终点坐标比较一下，如果没有到达终点，就继续插补运算，如果已到达终点就必须停止插补运算。判断是否到达终点常用的方法多种：在加工过程中利用终点坐标值（xe，ye）与动点坐标值（xi，yi）每走一步比较一次直至两者相等为止用一个终点判别计数器，存放两个

8、坐标x和y进给的的总步数（xe+ye），x或y坐标每进给一步，总步数计数器减1，当该计数器为零时即到达终点。终点判别方法5.2开环数字程序控制直线插补计算的程序实现6个内存单元数据XE：终点X坐标YE：终点Y坐标NXY:总步数，Nxy＝Nx+NyFM:加工点偏差，FM初值为0XOY:象限值，1、2、3、4分别代表1、2、3、4象限ZF：进给方向