闭环伺服系统的数学建模和性能分析

在数控机床中,伺服系统是数控机床装置和机床的中间连接环节,是数控系统的重要组成部分。伺服系统接受来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大转换为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动。讨论了闭环伺服数控系统的数学模型,对闭环伺服系统的动态、静态性能进行了详细的分析,该研究结果为提高数控加工的控制精度提供了理论基础。     

电液脉伺服系统讲座 第五讲 电液脉冲马达

电液脉冲马达是一种伺服机构,它的作用 就是在数字控制机床中接收数字控制装置发出 的脉冲信号,把它转换成模拟量,经功率放大 后驱动机床工作台或刀架,使之进行精确定位 或作相对运动,把零件加工出来。 电液脉冲马达具有反应快、速度高、输出 扭矩大、性能可靠等特点,使开环数控驱动系 统有较高的精度和较广的调速范围,而与闭环 驱动系统相比较,它的造价低、使用维护方 便,因此电液脉冲马达驱动系统已在开环数控 机床中得到广泛应用。如日本的数控机床到目 前已有90%采用这种系统的开环方式和半闭环 方式。欧美各国近几年来也正在研制电波脉…     

步进电机和交流电机复合传动的闭环控制系统

本文从经济型机床数控的要求出发，吸收开环、半闭环、全闭环数控系统特点，提出一种用步电机进行慢速切削（进给）传动，交流电机进行快速（空程）传动，位置检测单元直接按装在工作台，将工作台的位移信息反馈至数控装置的全闭环控制系统，具有开环传动和闭环传动的主要性能，克服了开环和半闭环传动的一些缺点，提高了控制精度和运行速度，与传统闭环或半闭环系统相比，大幅度地降低了造价，是适合我国国情的一种控制模式。     

小型数控雕刻机控制系统设计

小型数控雕刻机采用常见的开环数控系统。开环数控系统通常由步进电动机控制,其原理是通过数控装置发出进给脉冲,经功率放大后,驱动步进电动机转动1个步距角,再经减速齿轮带动丝杠旋转,并通过丝杠和螺母副传动,使工作台产生相应的位移。开环控制系统的精度较低,速度也较低;但是其结构简单,易于调试,目前在简易型、经济型数控系统中采用。数控雕刻机在机械加工工业上有着重要的地位,其相关性研究已成为国内外的热点。     

CNC开环系统传动误差的补偿方法

CNC(计算机数控)系统的开环工作,就是按照工艺规定的位移量,用计算机控制机床进给,而机床实际上走的行程是不向计算机报告的。因而机械传动链(齿轮副,丝杠副等)的制造精度以及机床运动反向时造成的反向间隙都会影响定位精度。 为了提高开环工作的精度,有些数控机床加有齿轮间隙     

高速数控机床随动误差的交叉反馈补偿方法研究

数控机床系统中,伺服机构及传动链等由于运动速度和方向的不断变化,会引起加工过程中的动态伺服跟随误差,即随动误差,特别是在大型高速数控机床中随动误差将占有更大比例。因为随动误差是由于刀具及机床工作台等的移动过程中产生的偏差,所以,通常的做法是把它折合到机床刀具及工作台的直线运动中,但是随动误差是在运动中产生的,采用这种方法并不能使随动误差得到根本的解决。大型高速数控机床一般都应用于航空航天等高精密要求领域,这样随动误差对加工精度的影响就更加引人注目。随动误差产生的原因随动误差的产生主要由三个因素造成:间隙、…     

XK5-15型数字程序控制铣床

一、用途及技术规格 XK5-15型数字程序控制铣床(如图1)是由KX5-2B1型程序控制计算机、功率相及机床组成的。该机床可以用来加工平面直线、曲线、空间直线以及由平面直线、曲线、空间直线组成的形状复杂的零件。如凸轮、钻模、样板等。 该机床主要技术规格如下: (1)系统: (a)X、Y、Z三轴可单独或同时控制。 (b)随动系统包括步进电机、液压扭矩放大器、滚珠丝杠、工作台(或主轴箱),开环随动系统。 (2)最大加工范围及最大位移长度: (a)最大加工范围(长x宽x高):1500x600 x 600毫米。 (b)最大位移长度:x向──1500毫米 y向──600毫米 z向─…     

数控机床普及讲座 第五讲 数控机床位置测量系统

(一)概述 在高精度数控机床上,往往装有精密位置测量元件,构成测量和反馈控制系统,以提高加工精度。闭环系统就是如此。即使在开环系统中,为了使其适应于高精度或大、中型数控机床,近来也开始采用精密测量尺(例如磁尺或感应同步器)来校正和补偿传动部分的位置误差,构成所谓反馈补偿型的开环系统。因此,提高数控机床的加工精度与提高测量元件及测量系统的精度有密切关系。 数控机床对测量系统的要求,一般有以下几点:1)工作可靠;2)使用维护方便;3)满足精度和速度要求;4)成本低。 不同类型的数控机床对测量元件和测量系统的精度和速度要求也不…     

数控机床进给系统的精度分析

数控机床的伺服系统按其控制方式,可分为开环、半闭环和全闭环三类,现结合相关精度分析如下。1·开环进给系统数控机床基本上不用开环进给系统。它虽然简单,但如果负荷突然加大,或者脉冲频率变化剧烈,则执行部件的运动可能发生误差,这就是常说的＂失步＂现象。     

第五讲 数控机床的位置测量装置

在高精度的数控机床中,位置测量装置起着相当于人的眼睛和机床刻度盘的作用,它能检测出机床工作台的实际位移量,同时变换为电信号反馈送至数控装置,与穿孔带上给定的指令值进行比较,以消除实际值和指令值之间的误差。因此,位置测量装置的测量精度是决定数控机床加工精度的一个重要因素。     

微机控制铣床的结构及其系统

机械制造工业上使用的各种类型的数控机床已成功地解决了中、小批零件生产的自动化和复杂零件的加工问题.因此,对数控机床的要求主要体现在两个方面,一是要求在机床的结构设计上有较高的精度保持性;另一是机床的控制系统要能进行自动补偿,其核心就是伺服控制技术.按其控制形式可以分为闭环系统和开环系统。在开环系统中,以步进电机作为主要执行元件最为简单。图1的结构与一般的闭环系统相比较,省去了检测、反馈、比较等环节。但是,这种传动系统的不平稳性和低速性以及机械误差直接影响着运动部件的速度和控制精度.然而,应用微机控制系统可以将     

数控线切割机中实现锥度切削的比例控制法

一、概述 数控线切割机床已经成为加工冲模的主要手段。需要量还在扩大。 高速冲模均采用下落料方式。这就要求模具型孔边缘带1～1.5°的锥度。这种锥度值是在零件轮廓线的法平面内计量的。 加工带锥度零件的数控线切割机床要有四个联动的控制座标,其中两个座标是机床工作台的纵横方向移动(x,y),另两个座标是电极丝架轴平行于xy平面的移动(u,v),以形成在零件轮廓法平面内的锥度角α。图1示出了零件、电极丝的座标位移关系。 加工带锥度的直线轮廓时,电极丝先在零件轮廓的法平面内形成锥角α0,加工带锥度的圆弧时,在每一加工瞬间,工作台座标x…     

电液伺服系统稳定性的计算与校正

本文对电液伺服阀控制液压马达(油缸)的位置反馈电液伺服系统稳定性的计算、校正、实验、调试等问题进行了探讨。并用它成功的进行了升降台式数控铣床和某大型数控机床工作台电液伺服拖动系统的设计与调试。可供设计调试电液伺服(随动)系统参考。     

交流伺服进给系统及其数学模型的研究

在数控机床中,伺服系统是数控装置和机床本体的中间联接环节,是数控系统的重要组成部分。伺服系统接收来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大后转化为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动。随着矢量变换理论的提出,以及微处理器技术、新型功率半导体元件、电动机永磁材料的发展和成本的降低,交流伺服电动机得到越来越广泛的应用,交流伺服系统已成为当今发展的主流。笔者研究了交流伺服系统的数学模型,该研究结果为伺服系统的动、静态性能分析提供了理论基础。     

数控机床伺服系统的性能比较

一、引言数控机床的伺服系统,按讯号传输方式的不同,分为开环系统和闭环系统两大类型。由于闭环系统具有精度高、加工表面质量好、效率高、工作可靠、经济性好等一系列优点,已为国外的数控机床广泛采用。七十年代初期,美国盖梯斯(Gettys)公司、茵兰德(InLand)公司先后研制成功高转矩直流伺服电机,并应用于数控机床伺服系统中,此技术不久就引入西欧、东欧(如英国、西德、捷克),随后欧美的数控机床很快就大都采用上电机驱动的闭环伺服系统。日本富士通法纳克(Fanuc)公司是以首创电液脉冲马达开环系统起家的,他们的产品曾一度称著于世,但自1974年引进 Gettys 公司的伺服电机技术后,于1976年7月开始全部转向生产闭环系统,从而结束了开环系统生产的历史。〔1〕〔6〕但目前国内的数控机床仍采用开环伺服系统为主。只有少数数     

基于双目视觉的数控机床动态轮廓误差三维测量方法

轮廓误差是评估数控机床动态性能的重要指标。定期检测和标定数控机床动态轮廓误差对于稳定机床加工精度至关重要。针对采用现有单一测量手段所测的动态轮廓误差轮廓范围小、维数低、轨迹形式受限等问题,提出基于双目视觉的机床轮廓误差测量方法,实现数控机床任意轨迹轮廓误差三维高精度测量。具体包括设计基于高精度强化特征和高均匀光照的便携式合作靶标以准确表征机床运动位置信息,实现靶标与工作台的高精度安装以及强化特征的高质量成像;利用偏心补偿算法准确定位强化特征图像二维位置,解决圆型强化特征成像仿射畸变为椭圆问题,提高图像处理与机床位置的视觉定位精度;提出基于相机成像全局建模的测量基准位姿变换方法,准确完成数据转换并求解机床轮廓误差。以五轴数控机床平面插补的三叶玫瑰轨迹为研究对象,搭建轮廓误差视觉测量系统并开展测量试验。以平面光栅测量结果为标准验证视觉求解精度。结果表明,在1 500 mm/min进给速度下视觉轮廓误差求解误差为9.79μm,平均测量误差为3.36μm。     

一种新的支承元件——滚动导轨支承

滚动导轨支承近年来广泛应用于数控机床、精密机床和重型机床。应用这种支承可以减小机床工作台和导轨间运动的摩擦力,工作台运动轻便灵活,保证机床加工时高精度。对于控制机构发出的微量脉冲通过一系列传动装置导轨支承可以保证机床工作台作相应的微小运动并保证所要求的高精度。     

学习控制功能在数控凸轮轴磨床上的应用

为保证数控凸轮轴磨床中凸轮的轮廓精度,采用了砂轮架随动的磨削方法;针对控制轴对动态精度的高要求,介绍了使用FANUC数控系统的学习控制功能;应用结果表明,学习控制功能在数控凸轮轴磨床上应用之后,能使机床的运动精度在原有的基础上得到进一步的提高;目前德国JUNKER公司生产的数控随动曲轴磨床和凸轮磨床都运用了这一项技术,应用前景十分广阔。     

新型双闭环高精度数控机床

针对制造工业对高精度数控机床的需求,研究开发出新型双闭环高精度数控机床系列产品。其特点是,采用转角—线位移双闭环位置控制和信息化精度创成技术,既具有高档全闭环机床的加工精度,又具有半闭环机床的稳定性和环境适应性,并且其造价与普及型数控机床相当。实际应用证明,双闭环机床在复杂精密零件加工方面具有良好效果     

基于迭代学习控制的电液机床工作台控制方法研究

鉴于传统机床加工零件时工作台进给动作具有重复运动的特点,该文为了实现工作台高精度位置伺服控制,提出了一种基于迭代学习控制算法,用于解决机床工作台位置控制误差。首先,以组合数控机床为研究对象,介绍并建立数控机床工作台位置伺服系统数学模型;然后针对工作台位置伺服系统设计迭代学习控制算法框架;最后搭建数控机床工作台位置伺服实验平台,用不同控制信号对迭代学习控制算法和传统的PID算法进行对比实验。实验结果显示,基于迭代学习控制算法有效地降低了机床工作台控制误差,为数控机床高精度进给运动提供参考。