[發明專利]數控機床動態特性仿真方法

有效

• 申請號: 201210335192.2
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN103676660A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 肖偉華;新家一朗
• 申請（專利權）人: 上海錸鈉克數控科技有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 胡美強;楊東明

技術領域

本發明涉及一種數控機床動態特性仿真方法。

背景技術

目前，在數控機床的設計制造過程中，選定合適的零部件如電機，優化機床的結構和尺寸，獲得數控機床的動態特性等工作，主要是通過如下方法來實現的：

1．理論計算，通過理論計算機床所能達到的最大加速度，速度，負載，或選定馬達等零部件。該方法只能確定一些靜態的特性，對于機床重要的動態特性如：跟隨精度，定位精度，軌跡精度，響應性均無法獲得。而且，對工作人員的技能依賴性大，計算結果與實際偏差較大，而據此選定的零部件也通常并未能最優化。

2．試驗，制作真實的機床，并加以試驗來收集機床動態特性的數據，重復修改至滿足要求。該方法雖然準確可靠，但是存在周期很長，成本很高的缺點。

3．局部仿真，一些軟件實現了某些局部的仿真，但是對于整個系統，未能獲得其動態特性的仿真。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術不能快速精確獲得數控機床整體動態特性的缺陷，提供一種數控機床動態特性仿真方法。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種數控機床動態特性仿真方法，其特點在于，其包括以下步驟：

步驟1、選擇機械結構，設定機械參數；

步驟2、設定控制器、驅動器及電機參數；

步驟3、將一機床運動程序轉換成一路徑指令信號；

步驟4、將所述路徑指令信號轉換成一指令位置信號；

步驟5、將所述指令位置信號和一反饋的實際位置信號轉換成一指令電流信號；

步驟6、將所述指令電流信號、一反饋的相位位置信號和一反饋的實際電流信號轉換成一指令電壓信號；

步驟7、將所述指令電壓信號轉換成一PWM信號；

步驟8、將所述PWM信號轉換成一電壓信號，反饋所述實際電流信號；

步驟9、電機根據所述電壓信號運行，輸出一力信號；

步驟10、機械根據所述力信號運行，反饋所述實際位置信號和所述相位位置信號；

步驟11、得出所述數控機床的仿真結果。

其中，所述電機參數包括電阻、電感、推力系數和磁極距。

其中，所述仿真結果包括真圓度、跟隨誤差曲線、振動誤差和最大實際電流。

本發明的積極進步效果在于：通過本發明的運用，可以快速精確獲得數控機床整體的動態特性。

附圖說明

圖1為本數控機床動態特性仿真方法較佳實施例的流程圖。

圖2為本數控機床動態特性仿真方法較佳實施例的原理圖。

具體實施方式

下面舉個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本發明。

如圖1，圖2所示的本數控機床動態特性仿真方法較佳實施例的流程圖和原理圖，本實施例采用軟件模擬，模擬出一運動解讀器模塊、一運動規劃器模塊、一位置速度環模塊、一電流環模塊、PWM信號產生器模塊、一PWM驅動器模塊、一電機模塊、一光柵尺模塊和一電流傳感器模塊，具體實施方式為：

步驟101、選擇機械結構，設定機械參數；

步驟102、設定控制器、驅動器及電機參數；

步驟103、將一機床運動程序轉換成一路徑指令信號；

步驟104、將所述路徑指令信號轉換成一指令位置信號；

步驟105、將所述指令位置信號和一反饋的實際位置信號轉換成一指令電流信號；

步驟106、將所述指令電流信號、一反饋的相位位置信號和一反饋的實際電流信號轉換成一指令電壓信號；

步驟107、將所述指令電壓信號轉換成一PWM信號；

步驟108、將所述PWM信號轉換成一電壓信號，反饋所述實際電流信號；

步驟109、電機根據所述電壓信號運行，輸出一力信號；

步驟110、機械根據所述力信號運行，反饋所述實際位置信號和所述相位位置信號；

步驟111、得出所述數控機床的仿真結果。

本數控機床動態特性仿真方法反應了機械結構及尺寸對運動的影響，反饋的位置考慮了機械振動造成的誤差。

用戶可以選擇不同的機械結構，如：水平移動或豎直移動，工作臺質量和機械尺寸。

設置所述運動規劃器模塊參數，如：最大速度，最大加速度，加速模式等；

設置所述位置速度環模塊參數，如：比例，微分，積分，速度前饋，摩擦力前饋等；

設置所述電流環模塊參數，如：比例，積分等；

設置所述PWM驅動器模塊參數，如：電壓，死區時間，干擾等；