步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與數(shù)控直線插補(bǔ)程序設(shè)計(jì)說明書-資料下載頁
2025-08-03 05:08本頁面
【正文】 ，例如要求運(yùn)行角速度為50r/min, 即300度/秒（400步/秒），則運(yùn)行一步為2500us ，所以輸出高低電平脈沖后各延時(shí)1250us即可達(dá)到上述目的。步進(jìn)電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)的響應(yīng)頻率比較低（100～250步/秒）,而電機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)的工作頻率又遠(yuǎn)大于啟動(dòng)頻率。所以必須采取啟動(dòng)時(shí)以低于響應(yīng)頻率的速度運(yùn)行，然后慢慢加速，加速到響應(yīng)頻率后，就以此速率恒速運(yùn)行。當(dāng)快到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，又使其慢慢減速，在低于響應(yīng)頻率的速率下運(yùn)行，直到走完規(guī)定的步數(shù)后停機(jī)。因此，在啟動(dòng)或停機(jī)的過程中，可以均勻減少或增加延時(shí)時(shí)間（此次設(shè)計(jì)的延時(shí)可采用軟件循環(huán)延時(shí)，也可以采用定時(shí)器延時(shí)）。根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)可知，偏差計(jì)算是逐點(diǎn)比較法關(guān)鍵的一步，下面以第一象限圓弧為例導(dǎo)出偏差的計(jì)算公式。 如圖所示，假定順圓弧SR1的起點(diǎn)為S(XS,YS)，終點(diǎn)E的坐標(biāo)為（Xe, Ye）。當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在圓弧上或在圓弧外側(cè)區(qū)域時(shí)，應(yīng)Y方向進(jìn)給一步；當(dāng)動(dòng)點(diǎn)在圓弧內(nèi)側(cè)區(qū)域時(shí)，應(yīng)向+X方圖32第一象限順圓弧插補(bǔ)向進(jìn)給一步；當(dāng)時(shí)向（y）軸進(jìn)給一部，則新的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為：新動(dòng)點(diǎn)偏差函數(shù)為 當(dāng)時(shí)，向（+x）方向進(jìn)給一步，則新的動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)為新的動(dòng)點(diǎn)偏差函數(shù)為圖33四個(gè)象限圓弧插補(bǔ)偏差計(jì)算與進(jìn)給方向 （1）SR1 → NR2 （X軸反向）； SR1 → NR4 （Y軸反向）； SR1 → SR3 （X軸、Y軸同時(shí)反向）； SR NR SR3和NR4這四種線型的偏差計(jì)算公式都相同。 NR1 → SR2 （X軸反向）； SR1 → SR4 （Y軸反向）； SR1 → NR3 （X軸、Y軸同時(shí)反向）； NR SR NR3和SR4這四種線型的偏差計(jì)算公式也都相同。 （2） SR1 → NR1 （ X、Y對調(diào)）； NR1 → SR1 （ X、Y對調(diào)）； 可見，通過對調(diào)X、Y信號(hào)和改變進(jìn)給方向，各個(gè)象限不同走向的圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)都可以通過進(jìn)行第一象限順圓弧的插補(bǔ)計(jì)算或第一象限逆圓弧的插補(bǔ)計(jì)算來完成。如圖所示，設(shè)要加工圓弧SE，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)，圓弧的起點(diǎn)S（XS,YS）、終點(diǎn)E（XE,YE）,圓弧半徑為R。令瞬時(shí)加工點(diǎn)為i（xi,yi）,它與圓心的距離為Ri。比較Ri和R，可以比較他們的平方值。Ri2=Xi2+yi2R2=x02+y02因此可得圓弧偏差判別式如下： Fi=Ri2R2=xi2+yi2R2 若Fi=0,表明加工點(diǎn)i在圓弧上；Fi0, 表明加工點(diǎn)i在圓弧外；Fi0,表明加工點(diǎn)i在圓弧內(nèi)。若Fi≥0,為逼近圓弧，下一步向x軸向進(jìn)給一步，并算出新的偏差； Fi0，為逼近圓弧，下一步向+y軸向進(jìn)給一步，并算出新的偏差.如此一步步計(jì)算和一步步進(jìn)給，在到達(dá)終點(diǎn)后停止運(yùn)算，就可插補(bǔ)出如圖所示第一象限逆圓弧AB。 為簡化計(jì)算，下面進(jìn)一步推導(dǎo)偏差計(jì)算的遞推公式。設(shè)加工點(diǎn)正處于i(xi,yi)點(diǎn)，其判別式為 Fi=xi2+yi2R2若Fi≥0，應(yīng)沿x軸向進(jìn)給一步，到i+1點(diǎn)，其坐標(biāo)值為 Xi+1=Xi1 Yi+1=Ym 新加工點(diǎn)的偏差為： Fm=Xi+12+Yi+12R2=(xi1)2+yi2R2=Fi2xi+1 若Fi0，應(yīng)沿+y軸向進(jìn)給一步，到i+1點(diǎn)，其坐標(biāo)值為Xi+1=Xi Yi+1=Yi +1 新加工點(diǎn)的偏差為： Fi=Xi+12+Yi+12R2=xi2+(yi+1)2R2=Fi2xi+1 只要知道前一點(diǎn)偏差和坐標(biāo)，就可以求出新的一點(diǎn)的偏差。公式中只有乘2運(yùn)算，計(jì)算大為簡化了。由于加工是從圓弧的起點(diǎn)開始的，起點(diǎn)的偏差為0，坐標(biāo)為（x0,y0），所以新的加工點(diǎn)的偏差完全可以用前一加工點(diǎn)的偏差遞推出來。綜上所述，逐點(diǎn)比較的逆圓弧插補(bǔ)過程為每走一步要進(jìn)行以下四個(gè)步驟，即判別、進(jìn)給、運(yùn)算、比較。（1）判別。根據(jù)偏差值確定刀具的位置是在直線的上方（或線上），還是在直線的下方。（2）進(jìn)給。根據(jù)判別的結(jié)果，決定控制哪個(gè)坐標(biāo)（x或y）移動(dòng)一步。（3）運(yùn)算。計(jì)算刀具移動(dòng)后的新偏差，提供給下一個(gè)判別依據(jù)。根據(jù)式 （31） 及式 （32）來算新加工點(diǎn)的偏差，使運(yùn)算大大簡化，但是每一新加工點(diǎn)的偏差是由前一點(diǎn)偏差Fi,推算出來的，并且一直推算下去，這樣就要知道開始加工時(shí)的那一點(diǎn)的偏差是多少。當(dāng)開始加工時(shí)，我們是以人工方式將刀具移到加工起點(diǎn)，既所謂的“對刀”，這一點(diǎn)當(dāng)然沒有偏差，所以開始加工點(diǎn)的Fi,i=0。 （4）比較。在計(jì)算運(yùn)算偏差的同時(shí)，還要進(jìn)行一次終點(diǎn)比較，以確定是否到達(dá)終點(diǎn)。若已經(jīng)到達(dá)，就不要再進(jìn)行計(jì)算，并發(fā)出停機(jī)或轉(zhuǎn)換新程序的信號(hào)。以第一象限為例，PLC插補(bǔ)程序框圖與單片機(jī)插補(bǔ)程序框圖基本一致。逐點(diǎn)比較法第一象限插補(bǔ)程序流程圖如下： 圖24 第一象限順圓弧插補(bǔ)流程圖 程序設(shè)計(jì)調(diào)試 圖25 PLC程序調(diào)試圖 參考文獻(xiàn)[1] [2] 周軍,[M].,2001.[3] 鄭堤,[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[4] 楊平,[M].北京:國防工業(yè)出版社,2001.[5] [M].北京。機(jī)械工業(yè)出版社,2004. [6] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.[7] 鐘肇新，[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1999.[8] [M].北京:電子工業(yè)出版社,1995.[9] [M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.[10] 鄭文緯,[M].:高等教育出版社,1997.[11] 孫恒,[M].6版. .北京:高等教育出版社,2001.[12] 趙松年,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.[13] 鄭堤,[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998. [14] [M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.[15] 濮良貴,[M].:高等教育出版社,2001.[16] 劉金琪編. 機(jī)床電氣自動(dòng)控制[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1999.38
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