反向间隙的测定及补偿 电子教材
反向间隙补偿原理
反向间隙补偿原理
反向间隙补偿原理是一种控制系统中用于消除机械系统中的间隙的方法。
在机械系统中，由于传动元件、连接件等物理因素，会导致输出信号和输入信号之间存在一个间隙，也就是输出信号不会立即响应输入信号的变化。
反向间隙补偿原理的基本思想是通过提前预测、测量或估计间隙的大小，并在系统控制中加以补偿，以消除间隙对系统响应速度和精度的影响。
具体实施反向间隙补偿原理的方法有很多种，常见的包括：
1. 轴向预压法：在传动系统中加入一个压力元件，使被驱动元件与驱动元件之间产生轴向预压，从而减小间隙。
2. 空间电压补偿法：通过在间隙处加入一定的电压，使驱动元件和被驱动元件之间产生一定的电场力，从而补偿间隙。
3. 整体补偿法：通过预测或测量间隙的大小，并根据间隙的特性进行动态补偿，使系统输出信号能够准确地跟随输入信号的变化。
反向间隙补偿原理可以应用于各种机械系统，如机器人、航空器、汽车等，以提高系统的响应速度和精度。
在实际应用中，选择合适的反向间隙补偿方法和参数设置非常重要，需要考虑系统的动态性能、稳定性和可靠性等因素。
FANUC反向间隙
FANUC 0i-MC 数控机床反向间隙补偿方法在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部位（如伺服电动机）的反向死区，各机械传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常称为反向间隙或矢动量。
对于采用半闭环伺服系统的数控机床，反向间隙的存在会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响产品的加工精度。
若反向间隙太大，经常在加工中出现“圆不够圆，方不够方”的废品零件。
而FANUC 0i-MC半闭环数控则有相应的系统参数可实现较高精度的反向间隙补偿。
即可实现切削进给和快速进给两种加工模式下的反向间隙补偿功能，从而可以提高轮廓加工和孔加工精度。
FANUC 0i-MC 数控机床反向误差测定按以下步骤为例，说明测量切削进给方式下离机床参考点100mm位置处的间隙量。
1.机床回参考点。
2.运行程序：G01 X100. F350，使机床以切削进给速度移动到测量点。
安装千分表，将刻度对0，此时机床状态如图1所示。
3.运行程序：G01 X200. F350，使机床以切削进给沿相同方向移动。
此时机床状态如图2所示。
4.运行程序：G01 X100 F350，使机床以切削进给返回到测量点。
此时机床状态如图3所示。
5.这时通过千分表的刻度即可读取数控机床在该位置100mm距离内的反向间隙A。
为了确保每个测量点的反向间隙尽可能准确，企业一般会对每个测量点进行7次的重复测量，然后以其平均值作为该点的反向间隙。
但由于数控机床在不同位置处的反向间隙并不是相同，也不成线性关系。
因此为了能更精确的反应某机床的反向间隙，企业通常会在机床的行程中点及两端的3个位置的平均反向间隙后，取其中最大的一个反向间隙作为系统的补偿值。
设置切削进给方式下的间隙补偿量。
该设置需要进入到系统参数1851号进行设置。
具体设置步骤如下：1.进入到1851参数设置页2.进行单位换算。
参数设置的间隙补偿量单位为μm 而通常我们所测量的反向间隙单位一般为mm，因此在设置该参数时，必须进行单位转换。
新代系统反向间隙补偿参数
新代系统反向间隙补偿参数介绍新代系统反向间隙补偿参数是指在现代控制系统中用于补偿反向间隙的一系列参数。
反向间隙是指在系统测量量与控制量之间存在的时延或者滞后。
由于反向间隙的存在，可能导致系统的不稳定性或者响应速度下降。
为了解决这个问题，新代系统引入了反向间隙补偿参数。
反向间隙的原因反向间隙的产生是由于信号的传输和处理所需要的时间。
在控制系统中，信号需要从传感器到控制器再到执行器传递。
在这个过程中会产生一定的时延。
此外，由于组件的响应特性和信号处理的滞后，也会导致反向间隙的产生。
反向间隙对系统性能的影响反向间隙会对系统的稳定性、响应速度和精度产生影响。
首先，反向间隙会降低系统的稳定性。
当反向间隙较大时，系统的闭环传递函数可能变得不稳定，从而导致系统的震荡或者振荡。
其次，反向间隙会降低系统的响应速度。
由于反向间隙的存在，系统的响应会滞后于控制指令的变化。
最后，反向间隙还会降低系统的精度。
由于反向间隙的存在，系统的测量量与控制量之间会出现误差，从而导致系统输出与预期输出不一致。
反向间隙补偿参数的作用反向间隙补偿参数的作用是通过调整系统的控制参数，减小或者消除反向间隙对系统的影响。
反向间隙补偿参数可以根据具体的系统特性和需求进行调整，以实现系统的稳定性、响应速度和精度的优化。
反向间隙补偿参数的选择方法选择合适的反向间隙补偿参数需要考虑系统的特性和需求。
以下是一些常用的选择方法：1. 频域分析方法通过对系统的频率响应进行分析，可以确定合适的反向间隙补偿参数。
频域分析方法可以通过绘制系统的Bode图或者Nyquist图来分析系统的稳定性和响应特性。
2. 模型预测方法模型预测方法是一种基于系统模型的参数选择方法。
通过建立系统的数学模型，并进行模拟和预测，可以选择合适的反向间隙补偿参数。
模型预测方法通常需要根据系统的特性进行参数调整和优化。
3. 实验调试方法实验调试方法是一种基于实际系统测试的参数选择方法。
通过对系统进行实验和测试，可以根据实际结果选择合适的反向间隙补偿参数。
发那科螺距补偿、软限位、反向间隙
反向间隙补偿参数（表1-3）
参数号 535
含义 X轴进给速 度反向间隙 补偿值 Y轴进给速 度反向间隙 补偿值 Z轴进给速 度反向间隙 补偿值 第4轴进给 速度反向间 隙补偿值 X轴快速移 动反向间隙 补偿值 Y轴快速移 动反向间隙 补偿值 Z轴快速移 动反向间隙 补偿值 第4轴快速 移动反向间 隙补偿值
1000 1001-1128
2000 2001-2128 3000 3001-3128
4000 4001-4128
5000 5001-5128
6000 6001-6128
软限位参数（表1-2）
参数号 700 701 702 703 704 705 706 707 含义 X轴正向限 位 Y轴正向限 位 Z轴正向限 位 第4轴正向 限位 X轴负向限 位 Y轴负向限 位 Z轴负向限 位 第4轴负向 限位 设定值 备注
反向间隙补偿参数（表3-3）向间隙 补偿值 第3轴进给 速度反向间 隙补偿值 第4轴进给 速度反向间 隙补偿值 设定值 备注
536
537
538
软限位参数（表2-2）
参数号 1320 含义 X轴 各轴正向限 Y轴 位 Z轴 设定值 备注
X轴 1321 各轴负向限 Y轴 位 Z轴
反向间隙补偿参数（表2-3）
参数号 1851 含义 X轴 进给速度反 Y轴 向间隙补偿 值 Z轴 X轴 1852 快速移动反 Y轴 向间隙补偿 值 Z轴 含义 X-4轴补偿 倍率 5、6轴补偿 倍率 X轴螺距误 差补偿间隔 Z轴螺距误 差补偿间隔 第3轴螺距 误差补偿间 隔 第4轴螺距 误差补偿间 隔 第5轴螺距 误差补偿间 隔 第6轴螺距 误差补偿间 隔 X轴参考点 补偿号 X轴各点螺 距误差补偿 值 Z轴参考点 补偿号 Z轴各点螺 距误差补偿 值 第3轴参考 点补偿号 第3轴各点 螺距误差补 偿值 第4轴参考 点补偿号 设定值 备注 设定值 备注
广数反向间隙补偿参数
广数反向间隙补偿参数
（原创版）
目录
1.广数反向间隙补偿参数的概念
2.广数反向间隙补偿参数的作用
3.广数反向间隙补偿参数的计算方法
4.广数反向间隙补偿参数的应用实例
5.广数反向间隙补偿参数的发展趋势
正文
广数反向间隙补偿参数，是一种在工业控制领域中，用于调节和优化控制系统性能的参数。
它主要用于解决由于传动装置间隙引起的控制系统稳定性问题，提高控制系统的精度和响应速度。
广数反向间隙补偿参数的作用主要体现在以下几个方面：
首先，它可以有效地消除传动装置间隙对控制系统稳定性的影响。
传动装置间隙会导致控制系统的输出信号与实际运动情况存在一定的偏差，而这种偏差会随着控制系统的运行而不断累积，最终可能导致控制系统的失稳。
通过设置合适的广数反向间隙补偿参数，可以有效地消除这种偏差，提高控制系统的稳定性。
其次，它可以提高控制系统的精度和响应速度。
合适的广数反向间隙补偿参数可以使控制系统对传动装置间隙的适应能力更强，从而提高控制系统的跟踪精度和响应速度。
广数反向间隙补偿参数的计算方法通常基于系统的数学模型，需要考虑的因素包括传动装置的间隙大小、控制系统的参数等。
计算过程一般需要使用到控制理论和数学分析的知识。
在实际应用中，广数反向间隙补偿参数的设置需要根据具体的系统情
况进行调整。
例如，对于不同的传动装置间隙大小，可能需要设置不同的广数反向间隙补偿参数；对于不同的控制系统参数，可能需要进行不同的计算和调整。
随着科技的发展，广数反向间隙补偿参数的应用范围和重要性都在不断增加。
反向间隙补偿原理
反向间隙补偿原理
反向间隙补偿原理是一种常用于控制系统中的补偿方法，它可以在传感器与执行器之间的延迟问题上提供解决方案。
在许多实时控制系统中，传感器测量到的信号需要被送往执行器进行处理，然后才能产生相应的控制动作。
然而，由于信号传输的时间延迟，这种延迟可能会导致系统的稳定性和性能下降。
为了解决这个问题，可以使用反向间隙补偿原理。
该原理基于以下思想：当一个控制系统存在时延时，可以通过在控制律中引入一个预测器来预测时延时的输出，并将其作为补偿项加入到控制律中，以实现实时控制。
具体来说，反向间隙补偿原理可以通过以下几个步骤实现：
1. 估计时延：首先需要对信号传输的时间延迟进行估计。
可以通过实验或者模型建立的方式来估计时延。
2. 引入补偿：根据时延的估计结果，设计一个预测器，将预测器的输出作为补偿项加入到控制律中。
这样可以在控制律中提前预测时延带来的影响，并作出相应的控制动作。
3. 参数调整：为了使得补偿效果更好，通常需要对预测器的参数进行调整。
可以使用系统辨识的方法或者试错法来进行参数调整，以获得最佳的补偿效果。
通过这种反向间隙补偿原理，可以有效地解决传感器与执行器
之间的延迟问题，提高系统的稳定性和性能。
它在许多实时控制系统中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。
反向间隙补偿参数
反向间隙补偿参数反向间隙补偿参数（Reverse Gap Compensation Parameter）是指在自动化机床加工过程中，由于加工刀具几何形状和切削动力等因素所导致的切削面和刀具间出现的间隙，为了保证加工精度和质量，需要在切削路径和参数上进行微调的一种技术。
一、反向间隙补偿参数的基本概念反向间隙补偿参数是指在CNC机床的自动加工过程中，为了保证加工精度和质量，需要在切削路径和参数上进行微调的一种参数。
反向间隙补偿参数通常指的是刀具半径的反向补偿值，可以通过改变NC程序中的补偿值，使得切入点不再是刀具的实际位置（即加工零点），从而达到消除刀具和切削面之间的间隙的效果。
二、反向间隙补偿参数的作用1. 提高加工精度和质量在CNC机床的自动加工过程中，切削面和刀具之间的间隙会对加工精度和质量产生很大的影响。
反向间隙补偿参数通过改变NC程序中的补偿值，可以有效地消除刀具和切削面之间的间隙，提高加工精度和质量。
2. 减少切削振动和刃口磨损切削过程中，切削力和切削动力会产生切削振动和刃口磨损，这不仅会降低加工质量，还会损坏加工零件和刀具。
反向间隙补偿参数可以通过调整刀具的位置和切削参数，减少切削振动和刃口磨损，从而延长刀具寿命。
3. 提高加工效率和经济性反向间隙补偿参数可以通过优化NC程序和切削参数，提高加工效率和经济性。
相比于传统的手工加工和机械加工，CNC机床具有自动化和高效率的特点，反向间隙补偿参数则进一步提高了加工效率和经济性，降低了生产成本和加工周期。
三、反向间隙补偿参数的计算方法反向间隙补偿参数需要根据具体的刀具几何形状和切削参数进行计算。
一般来说，反向间隙补偿参数的计算方法可以分为以下几种。
1. 零点补偿法零点补偿法是最为简单和常用的计算方法，它通过改变刀具补偿值，使刀具的位置偏移一个固定的量，从而达到消除间隙的效果。
具体计算方法如下：C = T – RC：反向间隙补偿值T：NC程序中的补偿值R：刀具的实际半径2. 余量法余量法是一种更为精确的计算方法，它考虑切削力和刃口磨损等因素对间隙的影响，可以提高加工精度和质量。
数控机床二段反向间隙补偿功能
图1
幅频输出函数为：
Y
=
20Lg
输出(x) 输入(x)
，当输出滞后输入，则
输出(x) 输入( x)
<1
，
表现出来就是频率响应在低频部分低于 0 dB,因此低频部分越低于 0 dB，反映的 就是机械传动部分摩擦力越大，必须对于这部分摩擦引起的反转滞后进行补偿。
到方向补偿量当两个方向需要有不同的补偿量时分别给予最佳的补偿量设定2082二段加速的起点位置2089二段加速的终点位置实际设定时需要固定一点不变即修改起点保持终点不便或相反2087扭矩补偿值只针对垂直轴调整水平轴不需调整2167二段加速补偿偏置设定二段补偿量时结合该参数补偿具体的调试步骤为
二段反向间隙加速功能
机床的移动方向反转时，电机本身反转时的摩擦会引起反转的延时，另外机 床传动部分(丝杠、导轨)的摩擦也会引起电机反转时的延时。电机的反转延时， 将会引起加工形状误差，在加工件的表面，电机过象限处产生一条象限线条。
针对上面的两种原因，使用二段反向间隙加速功能：第一段反向间隙补偿功 能补偿电机部分摩擦，第二段反向间隙补偿功能补偿机床传动部分摩擦。由于不 同机床的丝杠导轨传动部分使用部件不同，相应的摩擦力也不一样。线轨机械和 硬轨机械相比，机械摩擦比较小，因此二段加速补偿功能对于硬轨机械更加具有 针对性。
速度环增益对于象限突起有比较好的抑制作用，对于线轨机床，往往只要提 高速度环增益，象限突起就很小，但对硬轨机床，增益只能一定程度上抑制。 2）调整一段加速量
一段加速量在电机一反转时就加入，所以补偿量 的合适与否就看一开始反转时是过切还是突起。
如图 I：一段加速量设定过大，降低参数 2048、 2094 的设定值。 设定举例：P2048=150
反向间隙补偿参数
反向间隙补偿参数一、什么是反向间隙补偿参数1.1 反向间隙补偿的概念反向间隙补偿是指在某一系统中，当系统控制信号发生变化时，为了保持系统的准确性和可靠性，需要对系统做出相应的调整。
反向间隙补偿参数也叫修正参数，是用于补偿系统中误差的一组参数。
1.2 反向间隙补偿参数的作用反向间隙补偿参数可以用于调整系统中的误差，使系统能够更好地适应不同的工作环境和工作条件。
通过调整反向间隙补偿参数，可以提高系统的响应速度、稳定性和控制精度。
1.3 反向间隙补偿参数的种类反向间隙补偿参数主要分为位置补偿参数和速度补偿参数两种。
位置补偿参数用于调整系统的位置误差，速度补偿参数用于调整系统的速度误差。
不同的系统和应用场景会使用不同的反向间隙补偿参数。
二、反向间隙补偿参数的应用2.1 工业自动化领域在工业自动化领域，反向间隙补偿参数被广泛应用于各种控制系统中。
例如，在机械加工中，通过调整反向间隙补偿参数可以提高机床的精确度和稳定性；在化工生产中，通过调整反向间隙补偿参数可以保证化工过程的高效和安全。
2.2 机器人控制领域在机器人控制领域，反向间隙补偿参数被用于提高机器人的运动精度和轨迹规划能力。
通过调整反向间隙补偿参数，可以减小机器人的位置和速度误差，使机器人能够更准确地执行各种任务。
2.3 飞行器控制领域在飞行器控制领域，反向间隙补偿参数被用于提高飞行器的稳定性和操控性能。
通过调整反向间隙补偿参数，可以减小飞行器的姿态偏差和控制误差，使飞行器能够更稳定地飞行并准确执行各种动作。
2.4 智能交通领域在智能交通领域，反向间隙补偿参数被用于提高交通系统的效率和安全性。
例如，在交通信号灯控制系统中，通过调整反向间隙补偿参数可以减小车辆的排队时间和行驶距离，提高交通流量和车辆通行效率。
三、反向间隙补偿参数的调整方法3.1 模型预测控制法模型预测控制法是一种常用的调整反向间隙补偿参数的方法。
该方法通过建立系统的数学模型，并根据模型对系统进行预测和优化，进而调整反向间隙补偿参数，使系统能够达到预期的控制效果。
单元设计_丝杠螺距误差补偿及反向间隙补偿调试.
操作、讨论
45mim
归纳
总结
点评任务完成情况
启发
相关机电设备图片、P精度调试的主要内容（课内）
2.了解其他典型机电设备精度调试的相关内容（课外）
课后
体会
总结学生学习情况，进一步提高教学效果。
引导学生搜集资料分析要求十字工作台ppt文档听课回答10mi知识深化丝杠螺距误差和反向间隙补偿方法讲课图片ppt文档听课25mi操作训练按控制要求进行丝杠螺距误差补偿及反向间隙补偿组操作ppt文档操作讨论45mim归纳总结点评任务完成情况启发相关机电设图片ppt文档听课10mim作业1
南京工业职业技术学院
单元教学设计方案
课程名称
机电一体化自动机械仿真学习包
教学单元名称
丝杠螺距误差补偿及反向间隙补偿调试
本单元学时数
2
课程教学团队
丁加军、陈涛
学习目标分析
能力目标：看图片、课件、文档等分析十字工作台手动调试的过程
知识目标：1.丝杠螺距误差和反向间隙概念
2. 丝杠螺距误差和反向间隙补偿方法
学习者分析
有了机械设计基础、机械制造基础、机械制图、机电控制系统、机床数控技术应用等课程为本项目学习打下了良好的基础。
学习內容分析
知识点：1.丝杠螺距误差和反向间隙概念
2. 丝杠螺距误差和反向间隙补偿方法
能力：1.理解丝杠螺距误差和反向间隙概念
2. 丝杠螺距误差和反向间隙补偿调试
学习深度：了解其他典型机电设备的精度调试内容
学习载体：十字工作台装调系统
学习情景：十字工作台装调综合实训室
教学策略
课前公告学生本单元流程，事先分4组，课前预习，先观摩后知识深化
学生活动
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反向间隙的测定及补偿
任务内容
反向间隙值的测定
反向间隙的补偿
在数控机床上，由于各坐标轴进给传动链上驱动部位(如伺服电动机) 的反向死区、各机械运动传动副的反向间隙等误差的存在，造成各坐标轴在由正向运动转为反向运动时形成反向偏差，通常称为反向间隙或失动量。
对于采用半闭环伺服系统的数控机床，反向间隙的存在会影响到机床的定位精度和重复定位精度，从而影响产品的加工精度。
若反向间隙太大，经常在加工中出现圆不够圆，方不够方的废品零件。
而FANUC半闭环数控则有相应的系统参数可实现较高精度的反向间隙补偿。
即可实现切削进给和快速进给两种加工模式下的反向间隙补偿功能，从而可以提高轮廓加工和定位加工的精度。
一、反向间隙值的测定
在半闭环系统中，系统接收的实际值来自于电机编码器，轴在反向运行时指令值和实际值之间会相差一个反向间隙值，这个值就是反向间隙误差值。
在全闭环系统中，系统接收的实际值来自于光栅尺，实际值中已包含反向间隙，故不存在反向间隙误差。
反向间隙补偿在坐标轴处于任何方式时均有效。
当系统进行了双向螺距补偿时，双向螺距补偿的值已经包含了反向间隙，此时不需设置反向间隙的补偿值。
按以下步骤为例，说明测量切削进给方式下离机床参考点100mm 位置处的间隙量。
(1) 机床回参考点。
(2) 运行程序：G01X100F350；使机床以切削进给速度移动到测量点。
安装千分表，将刻度对0，此时机床状态如图1所示。
图 1 设定机床测量点的位置示意图
(3) 运行程序：G01X 200F350，使机床以切削进给沿相同方向移动。
此时机床状态如图2所示。
图 2 机床沿X 轴正向移动100mm 后的位置示意图。