【正文】 ； 為溫度系數(shù)，當(dāng)工作溫度不超過 1000C 時(shí)， ＝1； 為接觸系數(shù)，每HfTf TfCf根導(dǎo)軌條上裝二個(gè)滑塊時(shí) ＝； 為載荷/速度系數(shù)，無沖擊振動(dòng)或CfWf時(shí)， ＝ 取 =。 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的折算DJ由《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 211 P34 查出,初選 P50B05020DXS, =㎏?cm 2DJ 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的折算LJ選用 TL1 聯(lián)軸器 (查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版84324201??GBP666)，可查出它轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 ㎏?m 2，得出 ＝4㎏?cm 2。maxvb?p??????縱向： 2 cmt?? ??????橫向： 04706.??? 空載摩擦力矩 見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（227）iLfGkf??20?P38式中： 為運(yùn)動(dòng)部件的總重量； 為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； 齒輪傳動(dòng)降速比； 為傳動(dòng)系數(shù)f? i?總效率，取 ＝； 為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程。為了適應(yīng)數(shù)字化控制的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)外一些廠家在九十年代初相繼推出了帶位置環(huán)的全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)。的 A、B 兩相脈沖分別從 PULSPULS2 和 SIGNSIGN2送入伺服驅(qū)動(dòng)器。 速度控制模式（Pr02=1）在速度控制模式中，上位控制系統(tǒng)通過 SPD、GND 引腳給伺服驅(qū)動(dòng)器輸入一個(gè)－10V～＋10V 的模擬電壓，即可控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)從負(fù)向最大轉(zhuǎn)速到正向最大轉(zhuǎn)速之間的速度變化。伺服電機(jī)工作在轉(zhuǎn)矩控制模式時(shí)，應(yīng)限制其最大轉(zhuǎn)速，以免驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生過速報(bào)警。微分調(diào)節(jié)的作用是阻止偏差的變化，偏差變化越快，微分調(diào)節(jié)器的輸出也越大，因此微分作用的加入將有圖 32 PID 調(diào)節(jié)原理框圖廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)XY 工作臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)－ 16 －助于減小超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。數(shù)控系統(tǒng)中主要使用體積小、精度高、工作穩(wěn)定可靠的光電脈沖編碼器。的正交編碼脈沖，相角超前90與滯后對(duì)應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，頻率對(duì)應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)電機(jī)的角位移。運(yùn)行過程中，PC 機(jī)把粗插補(bǔ)的數(shù)據(jù)通過 PC 機(jī)與 DSP 通訊電路傳遞給 DSP 進(jìn)行時(shí)間分割精插補(bǔ)。它在單片處理器中集成了高性能的 TMS320CxLP DSP 內(nèi)核（運(yùn)算能力為 30 MIPS） 、為電機(jī)控制而優(yōu)化的事件管理器及 PWM 輸出接口、可同時(shí)完成采樣的雙工A/D 轉(zhuǎn)換器、并行的電機(jī)電流讀數(shù)轉(zhuǎn)換與通訊、Flash 存儲(chǔ)器或 ROM 程序存儲(chǔ)器，還包括同步、異步串行外設(shè)接口、比較單元、通用定時(shí)器及與光電編碼器接口的編碼單元等資源。5．?dāng)U展的外部存儲(chǔ)器（LF2407）總共 192K 字： 64K 字程序存儲(chǔ)器；64K 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器；64K 字 I/O 尋址空間。這樣做也有兩種選擇。這樣，用戶可以集中精力于應(yīng)用設(shè)計(jì)，而不是調(diào)試 PCI 總線接口，明顯的縮短了開發(fā)周期。雙口 RAM 芯片的型號(hào)為美國(guó) IDT 公司生產(chǎn)的 IDT7132 ，它是 2K8bit 高速靜態(tài)雙口 RAM，存取速度 35ns，在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)比較普遍。由于雙口 RAM 的數(shù)據(jù)信號(hào)電平為 5V，在與 的 DSP 之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要 74LVTH245 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。?? 參數(shù)曲線自適應(yīng)插補(bǔ)算法參數(shù)曲線的插補(bǔ)涉及到兩個(gè)坐標(biāo)空間，即一維的參數(shù)空間和三維的軌跡空間。其基本思路是在插補(bǔ)中實(shí)時(shí)監(jiān)控插補(bǔ)弓高誤差的大小，當(dāng)誤差在允許誤差范圍內(nèi)時(shí)，仍按瞬時(shí)進(jìn)給速度計(jì)算進(jìn)給步長(zhǎng) ，若誤差超出了允許范iL?圍，則按允許誤差求取約束插補(bǔ)步長(zhǎng) 。在 恒定的情況下可以進(jìn)行等參數(shù))(itf)(itf插補(bǔ)，參數(shù)插補(bǔ)步長(zhǎng)由插補(bǔ)速度和工高誤差約束條件確定。廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)XY 工作臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)－ 26 －5 硬件連接 連接如下圖:廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)XY 工作臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)－ 27 －6 PC 端控制軟件設(shè)計(jì)完成兩坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)控制及仿真程序設(shè)計(jì)，對(duì)于給定的典型零件 NC 代碼，用一種計(jì)算機(jī)高級(jí)語言 Microsoft Visual Basic 編寫代碼解釋、插補(bǔ)運(yùn)算程序，并在計(jì)廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)XY 工作臺(tái)微型計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)－ 28 －算機(jī)上仿真數(shù)控裝置，進(jìn)行零件加工過程的模擬、加工點(diǎn)坐標(biāo)值實(shí)時(shí)顯示、伺服電機(jī)控制模擬、冷卻液和主軸等開關(guān)量控制的模擬等。輸入圓心時(shí)只能用 IJ 指令，R 指令不能識(shí)別，令外，在同一行中不可輸入兩條 M 指令——這是該程序的不足之處，還有待提高。本程序優(yōu)秀之處在于——當(dāng)程序未調(diào)試之前“模擬”鍵成淡色，不能使用，以防出錯(cuò)，而當(dāng)模擬時(shí)“調(diào)試”鍵成淡色，程序不會(huì)亂套。 NC 代碼格式在 NC 代碼輸入框輸入代碼，開頭必須要有程序開始符 “%”、結(jié)尾同樣以結(jié)束符“%”結(jié)束，程序不能輸入行符，因?yàn)楸境绦蜻€不能辨別。G01　　直線插補(bǔ)，使指定的有效軸同時(shí)啟動(dòng)并同時(shí)達(dá)到指定位置，若通常使用三軸或兩軸插補(bǔ)，則下面函數(shù)可以滿足。對(duì)于直線插補(bǔ)，不存在工高誤差，參數(shù)插補(bǔ)速度完全由 決定。由于插補(bǔ)中以短直線逼近實(shí)際曲線，所以存在工高誤差；另外，插補(bǔ)中采用曲線的弧長(zhǎng)速度代替實(shí)際進(jìn)給的弦長(zhǎng)速度，也會(huì)引起進(jìn)給速度的偏差。與傳統(tǒng)的 CAM 離線編程中的逼近方法相比，曲),21(???iL線的實(shí)時(shí)插補(bǔ)不僅編程簡(jiǎn)便而且軌跡插補(bǔ)時(shí)是以插補(bǔ)步長(zhǎng)直接逼近，其步長(zhǎng)只取決于加工速度和系統(tǒng)的插補(bǔ)周期，是原理上的最短直線，因此可以獲得最高的曲線加工精度。由于只用到了雙口 RAM 的 16 個(gè)地址，DSP 的地址線 A[10: 4]與 IS信號(hào)進(jìn)入 CPLD 進(jìn)行譯碼對(duì)雙口 RAM 片選。它具有兩個(gè)獨(dú)立的端口，各自均有一套獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，允許兩個(gè)端口獨(dú)立地對(duì)存儲(chǔ)器中的任何單元進(jìn)行存取操作。專用芯片可以實(shí)現(xiàn)完整的 PCI 主控模塊和目標(biāo)模塊的接口功能，將復(fù)雜 PCI 總線接口轉(zhuǎn)換為相對(duì)簡(jiǎn)單的用戶接口。 PCI 總線與 DSP 通訊電路 PCI 總線接口電路PCI 總線接口電路大體有兩種實(shí)現(xiàn)方法。它們能夠?qū)崿F(xiàn)：三相反相控制； PWM 的對(duì)稱和非對(duì)稱波形；當(dāng)外部引腳 PDPINTx 出現(xiàn)低電平時(shí)快速關(guān)閉 PWM 通道；可編程的 PWM 死區(qū)控制以防止上下橋臂同時(shí)輸出觸發(fā)脈沖；3 個(gè)捕獲單元；片內(nèi)光電編碼器接口電路；16通道 A/D 轉(zhuǎn)換器。TMS320LF2407 器件是美國(guó) TI 公司開發(fā)的面向電機(jī)控制的低成本、高性能的 DSP器件，是本運(yùn)動(dòng)控制器的核心。接口卡通過 62 針接頭與基卡相連。A 相和 B 相信號(hào)則由兩組近似正弦波、相差為 176。速度和加速度前饋的引入大大減小了系統(tǒng)的跟隨誤差?？刂谱饔玫膹?qiáng)弱取決于比例增益，它相當(dāng)于系統(tǒng)的剛度，比例增益越大，調(diào)節(jié)速度越快，但會(huì)增加系統(tǒng)的超調(diào)。 轉(zhuǎn)矩控制模式（Pr02=2）通過外加－10V～＋10V 的電壓，即可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，與速度控制相似。3．脈沖+方向指令脈沖信號(hào)從 PULSPULS2 進(jìn)入驅(qū)動(dòng)器，脈沖頻率控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，脈沖數(shù)控制電機(jī)的角位移。其接口電路如圖 31 所示。但是，這種交流伺服系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的閉環(huán)控制，還不能直接實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的閉環(huán)控制。伺服電機(jī)所需空載啟動(dòng)力矩可按下式計(jì)算： 見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（224）P270MKfaKq??式中： 為空載啟動(dòng)力矩（N?cm） ； 為空載啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件由靜止升速到最大ka快進(jìn)速度，折算到電機(jī)軸上的加速力矩（N?cm） ； 為空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦KfM力矩（N?cm） ； 為由于絲杠預(yù)緊，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 （N?cm） 。最后，要計(jì)算整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?？伤愕每v向?qū)к壍?1nll??ln＝10，橫向?qū)к壍?＝ 10。本設(shè)計(jì)中，絲杠為短絲杠，故支承方式選用一端軸向固定一端簡(jiǎn)支，即 ＝。YJF因?yàn)椋? ????＝圈數(shù)列數(shù)＝1933 ＝191??Z縱向： ??? 橫向： ?101J所以，縱向： .. 22 ＝＝ ?? 橫向： . ＝＝ ?因?yàn)闈L珠絲杠有預(yù)緊力，且預(yù)緊力為工作載荷的 1/3 時(shí)， 值可減少一半左右。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對(duì)縱向變形的影響更小，可忽略不計(jì)。初步選型后，進(jìn)行軸向剛度驗(yàn)算和壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。選擇工作臺(tái)的型槽為 T 型槽，查《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表 325 可得所選 T 型槽的參數(shù)：A＝12mm B＝21mmC＝9mmH＝20mm間距取 50mm一取工作臺(tái)厚度為 T 型槽厚度的 2 倍，即 220＝40mm。0Lb?p?交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。因此進(jìn)給伺服統(tǒng)采用伺服電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以 PC 平臺(tái)為基礎(chǔ)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。 CPLD ponent EMP7128 is used to achieve the functions of two groups of QEP signal processing and address decoding。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)XY 工作臺(tái)微型 計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn) 系統(tǒng)XY worktable microputer control experiment system學(xué)生姓名所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化所在班級(jí)申請(qǐng)學(xué)位 工學(xué)學(xué)士指導(dǎo)教師 職稱副 指 導(dǎo) 教 師 職稱答辯時(shí)間 2022 年 6 月 10 日目 錄目 錄設(shè)計(jì)總說明 ............................................................................................................................IINTRODUCTION ...............................................................................................................II1 緒論 ...............................................................................................................................12 X—Y 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) ......................................................................................................1 設(shè)計(jì)要求 ....................................................................................................1 設(shè)計(jì)任務(wù) ....................................................................................................2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 ........................................................................................2 方案的分析、比較、論證 ........................................................................2 進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖 ................................................................2 傳動(dòng)比的確定 ............................................................................................3 初選伺服電機(jī) ............................................................................................3 絲杠的選型及計(jì)算 ....................................................................................4 計(jì)算絲杠承受的質(zhì)量 ................................................................................4 計(jì)算銑削力 ................................................................................................4 滾珠絲杠螺母副的選型和校核 ................................................................5 導(dǎo)軌的選型及計(jì)算 ....................................................................................9 初選導(dǎo)軌型號(hào)及估算導(dǎo)軌長(zhǎng)度 ................................................................9 計(jì)算