[其他]開環(huán)(或半閉環(huán))系統(tǒng)精度校正裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 85100125
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100125A
• 公開（公告）日: 1986-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓至駿;梅建南
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G05D3/18
• 分類號: G05D3/18
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 付尚新

本發(fā)明是一種提高具有開環(huán)（或半閉環(huán)）驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備的位移精度的校正裝置。

開環(huán)（或半閉環(huán)）系統(tǒng)的位移精度主要受末級傳動環(huán)節(jié)如滾珠絲杠付制造精度的影響，其積累誤差將隨行程長度的增加而增大。

為了減少該誤差，一般可有兩種解決辦法，一種是根據(jù)事先測定的誤差分布規(guī)律，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)校正，這種辦法當(dāng)精度要求較高時，需要校正的點(diǎn)數(shù)大增，實(shí)現(xiàn)困難;另一種辦法是采用復(fù)合閉環(huán)校正系統(tǒng)。70年代初日本曾提出該法的原理框圖（見Report????from????S·N·K·№1，1971·pp15～24????SHIN????NIPPON????KOKI????CO.LTD）但受步進(jìn)電機(jī)起動頻率的限制，誤差不能在高速運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行校正，影響了校正效果和生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)了的復(fù)合閉環(huán)校正裝置，它具有不依賴原系統(tǒng)的簡單的方向控制線路和開環(huán)（或半閉環(huán)）系統(tǒng)動態(tài)特性的模擬環(huán)節(jié)以及由指令脈沖直接產(chǎn)生校正脈沖的補(bǔ)扣環(huán)節(jié)，并根據(jù)步進(jìn)電機(jī)分配狀態(tài)半周期內(nèi)階躍不失步的特性設(shè)計(jì)了一種校正脈沖延時計(jì)數(shù)器，因此不僅可滿足開環(huán)（或半閉環(huán)）系統(tǒng)動態(tài)精度校正要求，而且可以在不改變原有系統(tǒng)線路的條件下將精度提高到量測元件分辨率量級的水平。

發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)將由下文的實(shí)施例及附圖給出。附圖是根據(jù)本發(fā)明提出的開環(huán)（或半閉環(huán)）系統(tǒng)精度校正裝置邏輯圖。

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所給出裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。

該裝置的邏輯控制電路包括模擬環(huán)節(jié)〔Ⅰ〕，比較環(huán)節(jié)〔Ⅱ〕，補(bǔ)扣環(huán)節(jié)〔Ⅲ〕及接收電路〔Ⅳ〕四個部份，正向或反向指令脈沖X_in，分別經(jīng)同步電路〔1〕或〔2〕送可逆計(jì)數(shù)器〔3〕或〔4〕，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器〔5〕，輸出電壓經(jīng)具有R，C的有源PID校正環(huán)節(jié)〔6〕（R可為100～300KΩ，C＝0.05～0.02μf），送至壓頻轉(zhuǎn)換器〔7〕，其輸出一路反饋到可逆計(jì)數(shù)器〔3〕或〔4〕，從而構(gòu)成具有開環(huán)（或半閉環(huán)）系統(tǒng)動態(tài)特性的模擬環(huán)節(jié)。究竟是正向或反向通道接通，由可逆計(jì)數(shù)器〔3〕或〔4〕的輸出N_c1或N_c2為1或0而自動確定。另一路作為指令脈沖由可逆計(jì)數(shù)器〔8〕組成的比較環(huán)節(jié)，與由位移量測裝置〔9〕送來的正或負(fù)向反饋脈沖（經(jīng)過包括電平變換和同步電路的接收電路〔Ⅳ〕）進(jìn)行比較，若誤差為正（即實(shí)際少走）則通過補(bǔ)扣環(huán)節(jié)〔Ⅲ〕去控制補(bǔ)門〔10〕進(jìn)行誤差補(bǔ)償;若誤差為負(fù)（即實(shí)際多走）則控制扣門〔11〕使指令少輸出脈沖。若誤差為零;N_c3＝1，封閉補(bǔ)門〔10〕，打開扣門〔11〕，則只有不經(jīng)校正的指令脈沖輸出。校正脈沖延時計(jì)數(shù)器〔Ⅴ〕。由計(jì)數(shù)器〔12〕和整形器〔13〕組成，計(jì)數(shù)器的容量視步進(jìn)電機(jī)相數(shù)及狀態(tài)數(shù)而定，計(jì)數(shù)容應(yīng)大于二分之一狀態(tài)數(shù)。有了這個電路就能使步進(jìn)電機(jī)在動態(tài)校正時不會丟步。

在開環(huán)（或半閉環(huán)）系統(tǒng)中采用本裝置可以在不改變原系統(tǒng)邏輯控制電路的情況下，獲得與閉環(huán)系統(tǒng)同量級的位移精度，但不會發(fā)生閉環(huán)系統(tǒng)易產(chǎn)生的系統(tǒng)振蕩問題。若與高精度的滾動光柵量測裝置配合使用，可以使長行程的（如大型機(jī)床的）位移誤差不會隨行程長度增加而積累。且成本遠(yuǎn)低于閉環(huán)系統(tǒng)。