專利名稱：開放式數(shù)控系統(tǒng)中的起點(diǎn)與終點(diǎn)同步方法、伺服驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬先進(jìn)控制領(lǐng)域，具體涉及開放式數(shù)控系統(tǒng)中的一種起點(diǎn)同步與終點(diǎn)同步方法，用于在刀路曲線的實(shí)時(shí)控制過程中對(duì)L分割中的微線段ALiQ = 1，...，n)的起點(diǎn)與終點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步。
背景技術(shù)：
眾所周知，在機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字控制過程中，所謂實(shí)時(shí)過程就是控制相關(guān)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)以合成刀路曲線(Tool Path)。所謂數(shù)字控制就是將刀路曲線離散為坐標(biāo)軸所需要的離散位置信息并以一定的時(shí)間間隔發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)器，控制坐標(biāo)軸的合成位移。在一般情況下，設(shè)聯(lián)動(dòng)的坐標(biāo)軸為X、y、Z、A、B等5軸，刀路曲線為X、y、Z、A、B等5個(gè)變量的函數(shù)。將X、y、Z、A、B等5個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器接收的坐標(biāo)值增量依時(shí)序列為表I。表I
權(quán)利要求
1.一種開放式數(shù)控系統(tǒng)中的起點(diǎn)與終點(diǎn)同步方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、建立軸聯(lián)動(dòng)表的細(xì)分表； 規(guī)劃刀路曲線的L分割A(yù)LiQ = I,..., n)與T分割A(yù)tiQ = I, , n),生成X軸的軸聯(lián)動(dòng)表AXiQ = 1，...，n);所述軸聯(lián)動(dòng)表中的微線段A Xi用于控制X軸產(chǎn)生軸位移，所述軸聯(lián)動(dòng)表中的控制節(jié)律Ati用于控制所述軸位移之間的時(shí)間間隔； 將微線段A Xi細(xì)分為步進(jìn)量5 Xk,所述步進(jìn)量E 6 Xk = AXi (k = I,...,Ini, i = I,...,n),所述Hii為5 Xk的個(gè)數(shù)，Hii≥2 ; 將控制節(jié)律A &細(xì)分為控制周期Stk,所述控制周期E Stk= A ti (k = I,..., Ini, i=1， ，n)； 將Hi1、S tk、6 Xk組成微線段A Xi的細(xì)分表Ov 6 tk，6 Xk)，存入X軸的軸聯(lián)動(dòng)表文件； 步驟2、接收軸聯(lián)動(dòng)表 X軸伺服驅(qū)動(dòng)器通過串行接口從上位機(jī)接收軸聯(lián)動(dòng)表文件并存儲(chǔ)在文件存儲(chǔ)器中；將軸聯(lián)動(dòng)表的首地址寫入L指針，設(shè)置執(zhí)行標(biāo)志； 步驟3、起點(diǎn)同步 起點(diǎn)同步模塊通過聯(lián)動(dòng)接口從上位機(jī)接收聯(lián)動(dòng)命令；所述聯(lián)動(dòng)命令為同步脈沖，用于起點(diǎn)同步； 根據(jù)L指針，文件讀取模塊從所述微線段△ Xi的細(xì)分表中讀取Hii寫入M計(jì)數(shù)器；讀取6 Xk寫入位置環(huán)計(jì)數(shù)器，讀取8 tk寫入控制周期計(jì)時(shí)器，啟動(dòng)控制周期； 步驟4、終點(diǎn)同步 對(duì)于微線段AXi的每個(gè)步進(jìn)量SXk(k=l，...，mi)，終點(diǎn)同步模塊根據(jù)滯留脈沖入k或超前時(shí)間P k，同時(shí)或單獨(dú)調(diào)整進(jìn)給速度、控制周期，用于終點(diǎn)同步； 讀入細(xì)分表中下一個(gè)SXk，S tk，直至M計(jì)數(shù)器為O ; 步驟5、控制軸聯(lián)動(dòng)表終點(diǎn) 如果L指針未指向軸聯(lián)動(dòng)表的末地址，則重復(fù)步驟3至步驟4，直至軸聯(lián)動(dòng)表中的AXi (i = l，...，n)全部執(zhí)行完畢。
2.如權(quán)利要求1所述的開放式數(shù)控系統(tǒng)中的起點(diǎn)與終點(diǎn)同步方法，其特征在于:所述步驟I中，所述步進(jìn)量S Xk為L(zhǎng)分割分量的微步。
3.如權(quán)利要求1所述的開放式數(shù)控系統(tǒng)中的起點(diǎn)同步與終點(diǎn)同步方法，其特征在于，所述步驟4中終點(diǎn)同步模塊調(diào)整進(jìn)給速度的方式為: 若控制周期計(jì)時(shí)器定時(shí)到，如果Ak古0，X軸滯后，繼續(xù)進(jìn)給，直至入1; = 0，根據(jù)1^1入1;實(shí)時(shí)調(diào)整速度環(huán)給定值；如果Xk = O且Pk古O，X軸超前，根據(jù)k2 Pk實(shí)時(shí)調(diào)整速度環(huán)給定值；其中kp k2為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的開放式數(shù)控系統(tǒng)中的起點(diǎn)與終點(diǎn)同步方法，其特征在于，所述步驟4中終點(diǎn)同步模塊調(diào)整控制周期的方式為: 若控制周期計(jì)時(shí)器定時(shí)到，如果X k古0, X軸滯后，繼續(xù)進(jìn)給,直至X J5 = Odfk3Ak寫入時(shí)滯補(bǔ)償定時(shí)器D，實(shí)時(shí)調(diào)整下一個(gè)控制周期S tk提前k3 X k啟動(dòng)；如果入k = 0且Pk^O,X軸超前，將k4 P k寫入時(shí)滯補(bǔ)償定時(shí)器D，實(shí)時(shí)調(diào)整下一個(gè)控制周期S tk延遲k4 P k啟動(dòng)；其中k3、k4為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的開放式數(shù)控系統(tǒng)中的起點(diǎn)與終點(diǎn)同步方法，其特征在于，步驟2后還包括以下步驟: 步驟201、邏輯屬性設(shè)置步驟 文件讀取模塊從所述文件存儲(chǔ)器讀取軸聯(lián)動(dòng)表文件的特征表，設(shè)置坐標(biāo)軸的邏輯屬性；所述邏輯屬性包括進(jìn)給當(dāng)量、數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)； 步驟202、伺服參數(shù)設(shè)置步驟 文件讀取模塊從所述文件存儲(chǔ)器讀取軸聯(lián)動(dòng)表文件的伺服參數(shù)調(diào)整表，設(shè)置并調(diào)整伺服參數(shù)；所述伺服參數(shù)包括位置環(huán)比例系數(shù)、速度環(huán)比例系數(shù)、速度環(huán)積分常數(shù)、速度前饋系數(shù)、加速度前饋系數(shù)、電子齒輪傳動(dòng)比中的一個(gè)或多個(gè)。
6.一種伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括PID控制器，聯(lián)動(dòng)接口，串行接口，文件讀取模塊，起點(diǎn)同步模塊，終點(diǎn)同步模塊； 所述PID控制器中包括位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)，用于控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角； 所述文件存儲(chǔ)模塊通過串行接口與上位機(jī)連接，用于接收并存儲(chǔ)上位機(jī)發(fā)送的軸聯(lián)動(dòng)表；將軸聯(lián)動(dòng)表的首地址寫入L指針，設(shè)置執(zhí)行標(biāo)志； 所述軸聯(lián)動(dòng)表文 件用于存儲(chǔ)X軸的軸聯(lián)動(dòng)表AXiQ = 1，...，n)及其細(xì)分表Ov 6 tk，SXk)，所述AXi用于控制X軸的軸位移，所述Stk為Ati按Hii細(xì)分后的控制周期，所述s Xk為AXi按Hii細(xì)分后的步進(jìn)量；所述Hii為5 Xk的個(gè)數(shù)； 所述軸聯(lián)動(dòng)表還包括特征表與伺服參數(shù)調(diào)整表；所述特征表用于標(biāo)記坐標(biāo)軸的邏輯屬性，所述邏輯屬性包括進(jìn)給當(dāng)量、數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；所述伺服參數(shù)調(diào)整表用于標(biāo)記伺服參數(shù)的調(diào)整方向與調(diào)整量，所述伺服參數(shù)包括位置環(huán)比例系數(shù)、速度環(huán)比例系數(shù)、速度環(huán)積分常數(shù)、速度前饋系數(shù)、加速度前饋系數(shù)、電子齒輪傳動(dòng)比中的一個(gè)或多個(gè)； 所述文件讀取模塊用于從所述細(xì)分表中讀取步進(jìn)量與控制周期，從所述特征表與伺服參數(shù)調(diào)整表中讀取進(jìn)給當(dāng)量、數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，設(shè)置坐標(biāo)軸的邏輯屬性；從所述伺服參數(shù)調(diào)整表中讀取位置環(huán)比例系數(shù)、速度環(huán)比例系數(shù)、速度環(huán)積分常數(shù)、速度前饋系數(shù)、加速度前饋系數(shù)、電子齒輪傳動(dòng)比，設(shè)置并調(diào)整伺服參數(shù)； 所述起點(diǎn)同步模塊用于通過所述聯(lián)動(dòng)接口接收數(shù)據(jù)流控制器發(fā)送的聯(lián)動(dòng)命令；所述聯(lián)動(dòng)命令為一個(gè)同步脈沖，用于起點(diǎn)同步；根據(jù)L指針，從所述細(xì)分表中讀取叫寫入M計(jì)數(shù)器；讀取S Xk寫入位置環(huán)計(jì)數(shù)器，啟動(dòng)位置環(huán)的采樣周期；讀取Stk寫入控制周期計(jì)時(shí)器，啟動(dòng)位置環(huán)的控制周期； 所述終點(diǎn)同步模塊根據(jù)滯留脈沖Xk或超前時(shí)間P k，同時(shí)或單獨(dú)調(diào)整進(jìn)給速度、控制周期，用于終點(diǎn)同步。
7.如權(quán)利要求6所述的伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述終點(diǎn)同步模塊還包括時(shí)滯補(bǔ)償定時(shí)器D，根據(jù)滯留脈沖Xk或超前時(shí)間Pk，實(shí)時(shí)調(diào)整控制周期Stk之間的時(shí)間間隔，用于終點(diǎn)同步。
8.如權(quán)利要求5所述的伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述串行接口包括現(xiàn)場(chǎng)總線、RS232與RS485接口、USB接口、移動(dòng)存儲(chǔ)器或無線接口。
全文摘要
本發(fā)明提出一種開放式數(shù)控系統(tǒng)中的起點(diǎn)與終點(diǎn)同步方法，用于對(duì)動(dòng)態(tài)時(shí)滯進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。本發(fā)明基于離散幾何學(xué)與離散運(yùn)動(dòng)學(xué)，以L分割中的微線段ΔLi(i＝1，...，n)的起點(diǎn)同步與終點(diǎn)同步作為控制目標(biāo)。本發(fā)明通過聯(lián)動(dòng)接口向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送聯(lián)動(dòng)命令，對(duì)于微線段ΔLi的起點(diǎn)具有簡(jiǎn)單可靠、高速高精度的同步能力；本發(fā)明將位置環(huán)的采樣周期細(xì)分為若干控制周期，根據(jù)控制周期中的滯留脈沖或超前時(shí)間，實(shí)時(shí)調(diào)整進(jìn)給速度與控制周期，消除了滯留脈沖產(chǎn)生的坐標(biāo)軸位置累積誤差，從而補(bǔ)償因動(dòng)態(tài)時(shí)滯而產(chǎn)生的輪廓誤差，實(shí)現(xiàn)微線段ΔLi的終點(diǎn)同步。
文檔編號(hào)G05B19/4097GK103197607SQ20121000330
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者江俊逢 申請(qǐng)人:江俊逢