雙軸數(shù)控機(jī)床中的伺服系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對機(jī)床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機(jī)電一體化。高精、高效、高自動化先進(jìn)機(jī)床，加速了工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)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(jī)床的技術(shù)指標(biāo)，所以提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對于數(shù)控機(jī)床的發(fā)展具有重大意義。
　　本文基于對X-Y雙軸數(shù)控機(jī)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(jìn)行了深入的分析。其中包括對直流電機(jī)和交流電機(jī)原理的分

2、析，并且得到了直流電機(jī)和交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在其基礎(chǔ)上設(shè)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(jìn)行調(diào)試，得到了良好的動態(tài)和靜態(tài)性能。
　　對于數(shù)控機(jī)床而言，使用計算機(jī)控制的方法是其控制的核心技術(shù)，而計算機(jī)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(shù)指標(biāo)。為使雙軸數(shù)控機(jī)床具有良好的實時性和準(zhǔn)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(yīng)的計算，獲得工作臺的位置和電機(jī)的轉(zhuǎn)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(yīng)地介紹了相關(guān)其計算機(jī)環(huán)境內(nèi)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(diào)試了數(shù)控機(jī)床走刀的算法—插補(bǔ)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(dǎo)過來的信號經(jīng)過處理變?yōu)樽兞?，然后將?/p>

4、量編程導(dǎo)入插補(bǔ)的程序中，經(jīng)過判定和計算將其結(jié)果導(dǎo)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(chǔ)上，模擬了工業(yè)現(xiàn)場的伺服系統(tǒng)的應(yīng)用（如機(jī)械定位、紡紗卷軸和線切割機(jī)等），分別實現(xiàn)了定位運動，往復(fù)運動和繪圖寫字等功能。
　　這種雙軸伺服系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)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