计算机控制ppt开环数字程序控制

2013-6-1 3
（按伺服控制方式分类） 2 . 数字程序控制系统分类
计算机 进给脉冲 步进电机 驱动电路 步进电机 传动机构 工作台
图2 开环数字程序控制
进给脉冲 计算机
伺服电机 驱动电路
伺服电机
传动机构
工作台
检测装置
图3
闭环数字程序控制
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4
3. 2 逐点比较法插补原理 1 . 逐点比较法直线插补（以第一象限 为例）
YM
YM -1
XM
XM +1
XM
XM - 1
YM
YM +1
调走步控制程序
NXY
NXY- 1
N
NXY=0?
Y
结束
19
图11
四象限圆弧插补程序流程图
例3－2 设加工第一象限逆圆弧AB，已知圆弧的起点坐标为 A（4，0），终点坐标为B（0，4），试进行插补计算并作 出走步轨迹图。 解 插补计算过程如表，走步轨迹如图。
该点的偏差为
Fm 1 ym 1 xe xm 1 ye ym xe ( xm 1) ye Fm ye
同理，当Fm＜0时，应向＋y方向进给一步，该点的 偏差为
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Fm1 Fm xe
6
（2）终点判别方法 总步长法：设置一个终点计数器Nxy，寄存x、y 两个坐标方向进给的总步数，x和y坐标每进给一
从直线的起点出发，当Fm≥0时，沿＋x轴方向走一步； 当Fm＜0时，沿＋y方向走一步；当两方向所走的步数与终点 坐标（xe，ye）相等时，发出终点到信号，停止插补。
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偏差判别式简化 当Fm≥0时，表明m点在oA上或oA的上方，此 时应沿＋x方向进给一步，走一步后新的坐标值为
x m 1 x m 1 ym 1 ym
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逐点比较法直线插补计算的四个步骤：
① 偏差判别：判断上一步进给后的偏差是F≥0还是 F＜0； ② 坐标进给：根据所在象限和偏差判别的结果，决 定进给坐标轴及其方向； ③ 偏差计算：计算进给一步后新的偏差，作为下一 步进给的偏差判别依据； ④ 终点判断：进给一步后，终点计数器减1，判断 是否到达终点，到达终点则停止运算；若没有到达 终点，返回①。如此不断循环直到到达终点。
FM 0 ？
N Y
FM 0 ？
N N
RNS=1 ， ？ 6
N
RNS=1 ， ？ 8
N
RNS=2 ， ？ 7 ZF =2
Y
ZF =4 ZF =3
Y
ZF =1
N
RNS=2 ， ？ 5
Y
ZF =1 ZF =2
Y
ZF =3 ZF =4
FM
FM- 2 +1 YM
FM
FM+ 2XM +1 FM FM - 2XM +1 FM FM+ 2YM +1
第3章
开环数字程序控制
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
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1
什么是数字程序控制？
能根据输入的指令和数据，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 速度等规律自动完成工作的自动控制，称为数 字程序控制。
数字程序控制的应用
数字程序控制主要应用于机床的自动控制， 如用于铣床、车床、加工中心、线切割机以及 焊接机、气割机等的自动控制系统中。
＋x ＋y
＋x ＋y ＋x ＋x ＋y ＋x ＋y ＋x
F1＝F0－ye＝0－4=－4 F2＝F1＋xe＝－4＋6＝2
F3＝F2－ye＝2－4=－2 F4＝F3＋xe＝－2＋6＝4 F5＝F4－ye＝4－4＝0 F6＝F5－ye＝0－4 =－4 F7＝F6＋xe＝－4＋6＝2 F8＝F7－ye＝2－4 =－2 F9＝F8＋xe＝－2＋6＝4 F10＝F9－ye＝4－4 =0
A4 ( x e , y e )
-y
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图5
四个象限直线的偏差符号和方向
9
（4）直线插补计算的程序实现
输入XE,YE,XOY,ZF 置NXY=|XE|+|YE|, FM=0
设置六个存储单元
XE、YE、NXY、FM、 XOY和ZF，分别存
放直线的终点横坐
Y N
FM>=0? Y
N
XOY=1或4 ? Y
（1）直线插补的偏差判别式
F m ym xe xm ye
若Fm＝0，表明点m在oA直线上；
ym
y
m'
m ( x m , y m）
A ( x e , y e）
Fm＞0，表明点m在oA直线上方； Fm＜0，表明点m在oA直线下方。
第一象限直线逐点比较法插补原理为：
m ''
0
xm
x
图4
第一象限直线
Fm1 Fm 2 ym 1
0
m(xm,ym)
D(xe,ye)
若Fm＜0，下一步向＋x轴 方向进给一步，新加工点的坐 标为 ( x m＋1, y m ) ，偏差为
Fm1 Fm 2 xm 1
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x
图9 第一象限顺圆弧
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（4）四个象限圆弧插补
y
F 0 F 0
步， Nxy就减1，直到Nxy减到零，就达到终点。
终点坐标法：设置Nx、Ny两个减法计数器，在加 工开始前，在Nx、Ny计数器中分别存入终点坐标 值xe、ye。加工时，x坐标每进给一步，就在Nx计 数器中减去1，y坐标每进给一步，就在Ny计数器 中减去1，直到这两个计数器中的数都减到零，就 到达终点。
F 0 F 0
F 0
SR
3
NR4
F 0 F 0
图10
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四个象限圆弧插补的对称关系
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（5） 圆 弧 插 补 计 算 的 程 序 实 现
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输入XO ， ， YO NXY， RNS置 FM=0 ， XM=XO ， YM=YO
Y
RNS=1 ，，， ？ 3 6 8
N
Y①圆弧插补中，N来自2F 0 F 0 F 0 F 0
SR
1
沿对称轴的进给 的方向相同，沿 非对称轴的进给 的方向相反。
F 0
F 0
SR
2
NR1
0
NR3
F 0 F 0 F 0
SR
4
x
②所有对称圆弧 的偏差计算公式， 只要取起点坐标 的绝对值，均与 第一象限中的逆 圆弧或顺圆弧的 偏差计算公式相 同。
2 2 Fm 1 xm 1 ym 1 R xm ( ym 1)2 R 2 2
Fm 2 ym 1
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（2）终点判断
同直线插补计算，将x轴方向的走步步 数Nx＝| xe－x0 | 与y轴方向的走步步数Ny ＝| ye－y0 | 之和Nxy＝Nx＋Ny作为一个计 数器，每走一步，从Nxy中减1，Nxy减到零
10
图6
直线插补计算程序流程
例3－1 设加工第一象限直线oA，起点坐标为o（0，0），
终点坐标为A（6，4），试进行插补计算并作出走步轨迹 图。
解
xe＝6，ye＝
y
4 3
4，进给总步数 Nxy＝| 6－0 |＋ | 4－0 |＝10，
10
A (6,4)
8 5 4 3 1
0
9
2 1
6
7
F0＝0，插补计算
y
B 4 3
4 8 7 6 5
2
3
1
2 1
A 4
0
1
2
3
x
图12
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圆弧插补走步轨迹图
20
表2
步数
起点 1 2 3 4 5 6 7 8
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圆弧插补计算过程
偏差计算
F0＝0
偏差判别
坐标进给
坐标计算
x0＝4，y0＝0 x1＝x0－1＝3，y1＝0 x2＝3，y2＝y1＋1＝1 x3＝3，y3＝y2＋1＝2 x4＝3，y4＝y3＋1＝3 x5＝x4－1＝2，y5＝3 x6＝2，y6＝y5＋1＝4 x7＝x6－1＝1，y7＝4 x8＝x7－1＝0，y8＝4
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（3）四个象限直线插补
y
A2 ( xe , ye )
A1 ( x e , y e )
不同象限直线插 补的偏差符号和 进给方向如图 ； 计算时，公式中
F 0 F 0
F 0 F 0
-x
F 0 F 0
A3 ( xe , ye )
x
F 0 F 0
的终点坐标值xe 和ye均采用绝对 值。
ZF 1
XOY=1或2 ? N
ZF 2
ZF 3
ZF 4
标值xe、终点纵坐标 值ye、进给总步数 Nxy、加工点偏差Fm、 直线所在象限标志 及进给方向标志。
FM FM YE
FM FM XE
调步进电机脉冲分配子程序
NXY NXY 1
NXY=0？ Y 结束
N
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Rm R
m( x m , y m )
Fm＜0 ，表明加工点m在圆弧内。
A( x0 , y0 )
第一象限逆圆弧插补原理为：
x
图8 第一象限逆圆弧
当Fm≥0时，－x轴方向进给一步，并计算新的偏差；当Fm ＜0时，向＋y轴方向进给一步，并计算新的偏差。如此，一 步步计算，一步步进给，并在到达终点时停止计算，就可插 2013-6-1 13 补出如图所示的第一象限逆圆弧。