雙軸數(shù)控機床中的伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化。高精、高效、高自動化先進機床，加速了工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床機械傳動部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，伺服系統(tǒng)的動態(tài)與靜態(tài)性能決定了數(shù)控機床的技術指標，所以提高伺服系統(tǒng)的技術性能和可靠性，對于數(shù)控機床的發(fā)展具有重大意義。
　　本文基于對X-Y雙軸數(shù)控機床的控制，對其兩個核心的執(zhí)行裝置直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)進行了深入的分析。其中包括對直流電機和交流電機原理的分

2、析，并且得到了直流電機和交流電機的數(shù)學模型，在其基礎上設計出了兩個系統(tǒng)的電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的控制系統(tǒng)，并且分別對直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)進行調試，得到了良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。
　　對于數(shù)控機床而言，使用計算機控制的方法是其控制的核心技術，而計算機的數(shù)據(jù)采集和發(fā)出的實時性和精度是其重要的技術指標。為使雙軸數(shù)控機床具有良好的實時性和準確的精度，本文采用了基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，以采集伺服系統(tǒng)中光電編碼器發(fā)出的脈沖，通

3、過相應的計算，獲得工作臺的位置和電機的轉速信號，從而實現(xiàn)對上述系統(tǒng)的三環(huán)的閉環(huán)控制。本文還相應地介紹了相關其計算機環(huán)境內的實時檢測軟件的實現(xiàn)手段RTW（Real-Time Windows Target）和Stateflow混合編程，并且為實現(xiàn)雙軸聯(lián)動而編程調試了數(shù)控機床走刀的算法—插補算法。其軟件的工作過程為RTW將采集到的光電編碼器脈沖的信號交給Stateflow模塊，Stateflow將RTW傳導過來的信號經(jīng)過處理變?yōu)樽兞?，然后將?/p>

4、量編程導入插補的程序中，經(jīng)過判定和計算將其結果導入RTW模塊中，RTW的輸出交給數(shù)據(jù)采集和控制裝置，從而實現(xiàn)了伺服系統(tǒng)雙軸聯(lián)動的功能。最終在硬件和軟件條件都具備的基礎上，模擬了工業(yè)現(xiàn)場的伺服系統(tǒng)的應用（如機械定位、紡紗卷軸和線切割機等），分別實現(xiàn)了定位運動，往復運動和繪圖寫字等功能。
　　這種雙軸伺服系統(tǒng)的控制結構開放，控制效果可與專用控制卡相媲美，因此該方法可以縮短開發(fā)周期，節(jié)省開發(fā)費用，具有較好的推廣價值，豐富了電氣工程及自動