[發(fā)明專利]開(kāi)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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210003305.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103197607A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江俊逢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江俊逢
• 主分類號(hào): G05B19/4097
• 分類號(hào): G05B19/4097
• 代理公司: 廣東賦權(quán)律師事務(wù)所 44310
• 代理人: 吳軍;龔安義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬先進(jìn)控制領(lǐng)域，具體涉及開(kāi)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(guò)程中對(duì)L分割中的微線段ΔL_i(i＝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(guò)程中，所謂實(shí)時(shí)過(guò)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1。

表1

表1中，時(shí)間T被離散分割為n個(gè)區(qū)間：Δt₁，...，Δt_n，X、y、Z、A、B等5個(gè)變量在Δt_i內(nèi)的坐標(biāo)值增量為ΔX_i、Δy_i、ΔZ_i、ΔA_i、ΔB_i。

ΔL_i(i＝1，...，n)稱之為刀路曲線的L分割；Δt_i(i＝1，...，n)稱之為刀路曲線的T分割。

L分割用于控制坐標(biāo)軸產(chǎn)生合成位移；T分割用于控制合成位移之間的時(shí)間間隔。

在實(shí)時(shí)控制過(guò)程中，X軸首先進(jìn)給ΔX₁，經(jīng)過(guò)Δt₁后再進(jìn)給ΔX₂，直到ΔX_n，y、Z、A、B、W、E、H等軸也是如此。因而，Δt_n是冗余的，故舍去。另外，為了統(tǒng)一控制步驟，增加Δt₀。Δt₀與刀路曲線無(wú)關(guān)，可適當(dāng)設(shè)定。將下標(biāo)0，1，...，n-1調(diào)整為1，...，n。為敘述的方便起見(jiàn)，且有別于插補(bǔ)周期，T分割中的Δt_i稱之為控制節(jié)律。

L分割與T分割在存儲(chǔ)空間的數(shù)字映像稱之為聯(lián)動(dòng)表與隨動(dòng)表。

申請(qǐng)人的在先發(fā)明專利《一種計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字控制方法與系統(tǒng)》(發(fā)明專利號(hào)：ZL?201010536800.7)基于離散幾何學(xué)與離散運(yùn)動(dòng)學(xué)，將計(jì)算機(jī)數(shù)字控制CNC(Computer?Numerical?Control)發(fā)展為計(jì)算機(jī)輔助數(shù)字控制CANC(Computer?Aided?Numerical?Control)，采用離散幾何規(guī)劃生成刀路曲線的本征L分割，基于本征L分割采用離散運(yùn)動(dòng)規(guī)劃生成刀路曲線的T分割與L分割；所述L分割用于控制坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生合成位移；所述T分割用于控制所述軸位移之間的時(shí)間間隔。

PC系統(tǒng)的核心任務(wù)是，將壓縮在刀路曲線與進(jìn)給速度中的數(shù)字控制信息解壓，制造刀路曲線的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)流，也就是規(guī)劃刀路曲線的L分割與T分割。在數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)控制中，L分割的規(guī)劃過(guò)程與T分割的規(guī)劃過(guò)程為非實(shí)時(shí)過(guò)程。

在基于IEEE定義的現(xiàn)有開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)中，T分割Δt_i(i＝1，...，n)為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的分時(shí)周期，是等長(zhǎng)的，稱之為插補(bǔ)周期。在數(shù)據(jù)流關(guān)聯(lián)控制中，T分割Δt_i(i＝1，...，n)不是等長(zhǎng)的。L分割與T分割僅取決于刀路曲線的幾何特征與坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)特征，與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的分時(shí)周期無(wú)關(guān)。按照不同的控制目的，針對(duì)刀路曲線的曲率變化所產(chǎn)生的時(shí)變特性，L分割與T分割可以將刀路曲線的幾何特征與坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)特征充分精細(xì)化，涉及刀路曲線的非歐化誤差、微線段ΔL₁，...，ΔL_n之間的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、加減速控制等，還在L分割中對(duì)傳動(dòng)鏈之間的反向間隙、螺距誤差等確定性誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

通過(guò)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)合成微線段ΔL_i，要求所有的坐標(biāo)軸在ΔL_i的起點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始進(jìn)給并在ΔL_i的終點(diǎn)同時(shí)完成進(jìn)給，即所有的坐標(biāo)軸應(yīng)具有起點(diǎn)同步與終點(diǎn)同步。

時(shí)滯是工業(yè)過(guò)程中固有的特性，是物理系統(tǒng)中的最難控制的動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)。動(dòng)態(tài)時(shí)滯的產(chǎn)生緣于伺服驅(qū)動(dòng)器處于非線性復(fù)雜性的內(nèi)外環(huán)境中。機(jī)械系統(tǒng)的非線性外部擾動(dòng)、摩擦力、軸的負(fù)載變化、軸的增益與時(shí)間常數(shù)不匹配等環(huán)境不確定性，系統(tǒng)模型的參數(shù)與結(jié)構(gòu)的模型不確定性、進(jìn)給速度與輪廓曲率變化的時(shí)變特性都影響時(shí)滯，從而改變軸的動(dòng)態(tài)性能，導(dǎo)致坐標(biāo)軸終點(diǎn)不同步，產(chǎn)生輪廓誤差。