微机控制原理 第四章 数字程序控制技术ppt课件.ppt

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1、计算机控制技术第四章数字程序控制技术本章主要内容1、数字程序控制基础2、逐点比较法插补原理3、步进电机控制技术4.1数字程序控制基础1数字程序控制原理数字程序控制:就是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地完成工作的自动控制。数控(NumericalControl-NC)系统计算机数控(ComputerNumericalControl-CNC)系统数字程序控制主要应用于机床控制，采用数字程序控制系统的机床叫做数控机床。CNC采用一个存储程序的计算机，按照存储在计算

2、机内的控制程序去执行数控装置的一部分或全部功能，在计算机之外的装置是接口。组成：由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成。其中，控制器和插补器功能以及部分输入输出功能由计算机承担。插补器：用于完成插补计算，就是按给定的基本数据(如直线的终点坐标，圆弧的起、终点坐标等)，插补(插值)中间坐标数据，从而把曲线形状描述出来的一种计算。xyabcd当给定a、b、c、d各点坐标x和y值之后，如何确定各坐标值之间的中间值?求得这些中间值的数值计算方法称为插值或插补。插补计算就是通过给定的基点坐标，以一定的速度连续定出一系列中间点，而这些中间点

3、的坐标值是以一定的精度逼近给定的线段。从理论上讲，插补的形式可用任意函数形式，但为了简化插补运算过程和加快插补速度，常用的是直线插补和二次曲线插补两种形式。所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近。也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，并不是真正的直线。所谓二次曲线插补是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。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（或伺服电机）。（1）脉冲：每一个脉冲信号

4、代表步进电机走一步，即在x或y方向移动一个位置。（2）步长：对应于每个脉冲移动的相对位置称为脉冲当量，又称为步长。常用Δx和Δy来表示，并且总是取Δx＝Δy。（3）脉冲个数：线段在x轴和y轴的投影长度，和脉冲当量有关。插补运算就是分配x和y方向上的脉冲数和脉冲顺序，使实际的中间点轨迹尽可能地逼近理想的轨迹。显然，脉冲当量Δx和Δy越小，就能越逼近理想的轨迹。2数字程序控制方式（1）点位控制(PointToPoint-PTP)在一个点位控制系统中，只要求控制刀具行程终点的坐标值，即工件加工点准确定位，至于刀具从一个加工点移到下一个加工点走什么

5、路径、移动的速度、沿哪个方向趋近都无需规定，并且在移动过程中不做任何加工，只是在准确到达指定位置后才开始加工。（2）直线切削控制这种控制也主要是控制行程的终点坐标值，不过还要求刀具相对于工件平行某一直角坐标轴作直线运动，且在运动过程中进行切削加工。（3）轮廓的切削控制(ContinuousPath-CP)这类控制的特点是能够控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。这种方式是借助于插补器进行的，插补器根据加工的工件轮廓向每一坐标轴分配速度指令，以获得图纸坐标点之间的中间点。3数字程序控制形式（1）全闭环数字程序控

6、制这种结构的执行机构多采用伺服电机(直流或交流伺服电机)作为驱动元件，反馈测量元件采用光电编码器(码盘)、光栅、感应同步器等，该控制方式主要用于精密数控。（2）半闭环数字程序控制采用伺服电机(直流或交流伺服电机)作为驱动元件，采用反馈测量元件(光电编码器、感应同步器)，构成位置伺服系统。半闭环中存在机械误差。（3）开环数字程序控制这种控制结构没有反馈检测元件，工作台由步进电机驱动。步进电机接收步进电机驱动电路发来的指令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当的位置，至于刀具是否到达了指令脉冲规定的位置，不作检测。这种控制的可靠性和精度由

7、步进电机和传动装置来决定。由于采用了步进电机作为驱动元件，使得系统的可控性变得更加灵活，更易于实现各种插补运算和运动轨迹控制。4.2逐点比较法插补原理所谓逐点比较法插补，就是每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较来决定每一步的进给方向。如果原来的点在给定轨迹的下方，下一步就向给定轨迹的上方行进；如果原来在给定轨迹的里面，下一步就向给定轨迹的外面行进。通过每一步逐点比较，得到行进的走向，从而逼近给定轨迹，形成逐点比较插补。逐点比较法是以阶梯折线来逼近直线或圆弧等曲线的，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。只要把脉冲当量(每

8、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。1直线插补原理1、第一象限直线插补根据逐点比较法插补原理，必须把每一插值点的实际位置与给定轨迹的理想位置间的误差，即偏差