第三节 数据采样法插补
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第三节 数据采样法插补
数据采样插补
又称时间标量插补或数字增量插补。这类插补算法的特点是 数控装置产生的不是单个脉冲,而是数字量。
插补程序每调用一次,算出坐标轴在一个周期中的增长段, 得到坐标轴相应的指令位置,与通过位置采样所获得的坐标轴 的现时的实际位置(数字量)相比较,求得跟随误差。位置伺 服软件将根据当前的跟随误差算出适当的坐标轴进给速度指令, 输出给驱动装置。
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计算机定时对坐标的实际位置进行采样,采样数据与指令位 置进行比较,得出位置误差用来控制电动机,使实际位置跟随 指令位置。对于给定的某个数控系统,插补周期Ts和采样周期 TC是固定的,通常Ts≥TC,一般要求Ts是TC的整数倍。
插补周期T与精度δ、速度F的关系:
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脉 Y Xs,Ys 冲 增δy 量 插 补
被插补曲线 插补轨迹
Xe,Ye
数Y 据 采 样 插 补
Xs,Ys
粗插补点
精插补点
被插补曲线
wenku.baidu.com
粗插补直线段
Xe,Ye
δx
X
O
X
脉冲增量插补:计算机不包含在伺服控制环内,计算机插补
的结果是输出进给脉冲,伺服系统根据进给脉冲运动。每进给
数据采样插补用小段直线来逼近给定轨迹,插补输出的是下 一个插补周期内各轴要运动的距离,不需要每走一步脉冲当量 插补一次,从而达到很高的进给速度。插补运算分两步完成。
数据采样法实质上就是用一系列首尾相连的微小 直线段来逼近给定的曲线。由于这些线段是按加工 时间进行分割的,所以,也称为“时间分割法”。 一般分割后得到的小线段相对于系统精度来讲仍是 比较大的。为此,必须进一步进行数据的密化工作。 微小直线段的分割过程也称为粗插补,而后续进一 步的密化过程称为精插补。通过两者的紧密配合即 可实现高性能的轮廓插补。
CNC系统位置控制周期的选择有两种形式。一种是 Tc =Ts,另一种是Ts为Tc的整数倍。
第三节 数据采样法插补
采样是指由时间上连续信号取出不连续信号,对时间上连 续的信号进行采样,就是通过一个采样开关K(这个开关K每 隔一定的周期TC闭合一次)后,在采样开关的输出端形成一连 串的脉冲信号。这种把时间上连续的信号转变成时间上离散的 脉冲系列的过程称为采样过程,周期T叫采样周期。
一步,都要进行一次插补运算。进给速度受插补速度的限制,
难以满足现代数控机床高速度的要求,多用于进给速度要求不
太高的步进式开环控制系统。
数据采样插补:计算机包含在伺服控制环内,用小段直线来
逼近给定轨迹,输出的是下一个插补周期内各轴运动距离,不
需要每走一个脉冲当量就插补一次,可达到很高的进给速度,
多用于进给速度要求较高的闭环、半闭环控制系统。
Y
P1 P0
O Y
Pi
O
Pn
△L=FT
X
Pi+1
△L=FT
X
插补周期(Ts)与位置控制周期(Tc)
插补周期Ts是相邻两个微小直线段之间的插补时间间隔。 位置控制周期Tc是数控系统中伺服位置环的采样控制周期。 计算机定时对坐标的实际位置进行采样,采样数据与指令位 置进行比较,得出位置误差用来控制电动机,使实际位置跟 随指令位置。
数控技术
主讲人:林金忠 宋丽涵 机电工程学院
其它象限顺、逆圆插补过程基本与第一象限逆圆 弧一致,区别是控制△x、△y进给方向不同;修 改Jvx、Jvy内容是加“1”还是减“1”,由xi和yj坐 标值的增减而定。
SR SR SR SR NR NR NR NR 1 23 4 1 2 3 4 Jvx(yj) -1 +1-1+1+1-1+1-1 Jvy(xi) +1 -1+1-1-1+1-1+1 △x + + - - - - + + △y - + + - + - - +
对于给定的某个数控系统而言,插补周期和位置控制周期 是两个固定不变的时间参数。
插补周期Ts对系统稳定性没有影响,但对被加工轮廓的轨 迹精度有影响,控制周期Tc对系统稳定性和轮廓误差均有影
响。因此选择Ts时主要从插补精度方面考虑,而选择Tc时 则从伺服系统的稳定性和动态跟踪误差两方面考虑。
插补周期(Ts)与位置控制周期(Tc)
EX
Y积分器
Y积分 Y积分
JVY
器
器
(存
JR
JR
xi)
Y
Y
EY
0 101 1 101 2 101 3 101 4 101 5 101 6 101 7 101 8 100 9 100 10 011 11 011 12 010 14 001
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一般插补周期Ts越长,插补计算的误差也越大。因此单 从减小插补计算误差的角度考虑,插补周期Ts应尽量选得小 一些。但Ts也不能太短,因为CNC系统在进行轮廓插补控 制时,其CNC装置中的CPU不仅要完成插补运算,还必 须处理一些其他任务(如位置误差计算、显示、监控、I/O 处理等),因此Ts不单是指CPU完成插补运算所需的时间, 而且还必须留出一部分时间用于执行其他相关的CNC任务。 一般要求插补周期Ts必须大于插补运算时间和完成其他相关 任务所需时间之和。
练习:
Jvx
5 5
B(5,0) 5
5
5
5 5
5
A(0,-5)
4
JRx
Ex Jvy JRy
0
5
0
0
5
5
0
0
2 +1 4
0
0
7
4
1
1
4 +1 3
1
2
1 +1 2
2
4
6
2
3
7
3 +1 1
3
2
7
1
4
6
……….
Ey
5 5 5 5 5 5 5 +1 4 4
X积分器JVX
累加次数
(存 X积分器
m
yj)
JRX X积分器 JVX
第一步为粗插补,它是在给定起 点和终点的曲线之间插入若干个 点,即用若干条微小直线段来拟 合给定曲线,每一微小直线段的 长度△L都相等,且与给定进给 速度有关。微小直线段的长度与 进给速度F和插补T周期有关, 即△L=FT。
第二步为精插补,它是在粗 插补算出的每一微小直线上再 作“数据点的密化”工作,相 当于对直线的脉冲增量插补。