Fanuc A16B-1210-0470由于傳統(tǒng)的“旋轉電動機+滾珠絲杠”伺服進給方式難以滿足加工精度和速度要求,因而,直線電機的精密進給加工方式開始出現(xiàn)。雖然直線電機在機械結構方面得到大大簡化,沒有中間傳動環(huán)節(jié),伺服系統(tǒng)的剛性得到很大提高,由于中間傳動環(huán)節(jié)所帶來的誤差也得到了較好的改善,但相對應也給電氣控制帶來了更高的要求。如何在傳統(tǒng)控制方式基礎上,充分利用計算機控制技術,實現(xiàn)對直線交流伺服系統(tǒng)的精密控制,就變得尤為重要和緊迫。基于上述分析,本文提出了基于PMAC的直線電機速度/加速度前饋控制。
Fanuc A16B-1210-0470運動控制器將機床運動控制、邏輯控制功能由獨立的運動控制器完成,運動控制器通常以PC硬件插件的形式構成系統(tǒng)。數(shù)控上層軟件(數(shù)控程序編輯、人機界面等)以PC為平臺,運行于Windows等主流操作系統(tǒng)上,這已成為開放式數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主流結構模式。
推出的PMAC(ProgrammableMutli-axesCon-troller)開放式多軸運動控制器為代表,DELTATAU公司利用NGC,OMAC等協(xié)議,采用PC加PMAC控制器構成的PMAC開放式數(shù)控系統(tǒng),獲得了良好的應用前景。
PMAC運動控制器提供了運動控制、離散控制、內務處理、同主機的交互等數(shù)控功能,它借助于Motorola的DSP 56001/56002數(shù)字信號處理芯片,可同時控制1~8個軸,它的速度、分辨率、帶寬等指標遠優(yōu)于一般控制器,其伺服控制包括PID加NOTCH和速度、加速度等前饋控制,它甚至可連接NACRO現(xiàn)場總線的高速環(huán)網(wǎng),直接進行生產(chǎn)線的聯(lián)動控制。
一般來說,伺服控制能力只能用每h完成的操作或生產(chǎn)的合格零件來衡量。當今,對產(chǎn)品質量的要求已超過對生產(chǎn)率的要求,所以在設計系統(tǒng)時,系統(tǒng)的每一部件都要最好,而對于PMAC運動控制器來說,無論在處理能力、軌跡特性和輸入帶寬特性方面,其性能都遠遠地優(yōu)于傳統(tǒng)的運動控制器。
此外,PMAC為用戶提供了更大的柔性,它允許同一控制軟件在3種不同總線(PC-XT和AT,VMESTD)上運行,由此提供了多平臺的支持特性,并且每軸可以配置成不同的伺服類型和多種反饋類型。其具體體現(xiàn)為以下幾點。
伺服接口有模擬式和數(shù)字式兩種,可以與不同伺服系統(tǒng)相連接。
可以與不同檢測元件相連接:測速發(fā)電機、光電編碼器、光柵、旋轉變壓器等。
PLC和界面功能的實現(xiàn):有著內裝式軟件基金項目:國家自然科學基金資助項目(59775064)化的PLC,并可按用戶的需求訂制。
PMAC可同PC機以串行、并行和雙口RAM等方式進行通訊。
3基于PMAC的直線電機速度/加速度前饋控制直線電機的控制在高精度微進給的數(shù)控機床伺服驅動系統(tǒng)中,由于對直線交流伺服電動機控制要求比較高,因而必須考慮到一些更細微因素對系統(tǒng)性能的要求,諸如系統(tǒng)的非線性、耦合性及負載擾動、噪聲檢測等,特別是端部效應引起的推力變化等,都將使伺服系統(tǒng)性能變壞,難以滿足高精度微進給的要求。因此,必須采取有效的控制策略抑制這些擾動,有效地實現(xiàn)精密和微量的進給,以期實現(xiàn)精密和超精密加工。
在直線交流伺服系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的控制策略如PID反饋控制、解耦控制等,在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但在高精度微進給的高性能場合,就必須考慮到對象結構與參數(shù)變化、各種非線性的影響、運行環(huán)境的改變以及環(huán)境干擾等時變和不確定因素,才能得到滿意的控制效果。因此,現(xiàn)代控制策略在直線伺服電動機控制的研究中受到了很大的重視。而對控制對象、環(huán)境與任務復雜的系統(tǒng)最好采用智能控制方法。模糊邏輯控制、神經(jīng)網(wǎng)絡和專家控制是當前3種比較典型的智能控制策略。
基于PMAC的控制算法在采取各種控制方法時,基于對對象模型結構的認識,必須從直線交流伺服電動機傳動系統(tǒng)是一個具有高度快速性的動態(tài)系統(tǒng)這一具體對象的特性出發(fā),不可能在非常短暫的動態(tài)調節(jié)過程中實現(xiàn)十分復雜的控制算法。同時,要針對產(chǎn)生擾動的不同原因的特殊性,以相應見長的控制策略對付之。伺服系統(tǒng)另一個重要性能就是其對指令的跟蹤能力,在理想情況下,輸出能無延遲、無超調地跟蹤輸入指令的變化。一個成功的控制策略,必須針對具體對象的特點,在滿足主要要求的同時,兼顧跟蹤能力和抗擾能力。
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