5[1].计算机控制系统中的控制策略(数字控制).pptx

第四章 计算机控制系统中的控制策略,（数字控制基础）,主讲人：,主要内容,数字控制基础 逐点比较法插补原理 步进电动机控制,第一节 数字控制基础,什么是数字控制,数字控制的分类,数字控制的方式,数字控制的原理,第二节 逐点比较法插补原理,逐点比较插补法,所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。如果原来在给定轨迹的下方，下一步就向给定轨迹的上方走；如果原来在给定轨迹的里面，下一步就向给定轨迹的外面走，如此走一步，看一看，比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。,直线插补：原理,a,假设加工轨迹为第一象限中的一条直线oa，起点为o（0，0），终点为a（xe,ye），刀具位于p（x,y）点，则有下述三种情况,a.p点在直线oa上，则op与oa重合，有y/x=ye/xe，即y*xe-ye*x=0,b.p点在直线oa上方，则op斜率大于oa斜率，有y/xye/xe，即y*xe-ye*x0,c.p点在直线oa下方，则op斜率小于oa斜率，有y/xye/xe，即y*xe-ye*x0,如定义f=y*xe-ye*x，则： f0时，p点位于直线oa上方； f=0时，p点位于直线oa上； f0时，p点位于直线oa下方；,直线插补：原理,a,结论： 当f=0时，可以向+x方向走一步，也可以向+y方向走一步，通常规定为向+x方向走一步； 当f0时，向+x方向走一步； 当f0时，向+y方向走一步。,直线插补：优化,直线插补：方法,直线插补：方法,例题1：第一象限内的直线插补 假设oa的起点坐标为（0，0），终点坐标为（5，4），试用逐点比较法插补进行列表计算。 解：1.初始化计算 x0=0，y0=0，xe=5,ye=4，l=(xe-x0)+(ye-y0)=9，f0=0 2.偏差判别 f0=0 3.进给 向+x方向走一步 4.偏差运算 f1=f0-ye=0-4=-4 5.终点判别 l=l-1=9-1=8，未结束，重复25步。,直线插补：方法,圆弧插补：原理,结论： 当f=0时，向-x方向（圆内）走一步； 当f0时，向-x方向（圆内）走一步； 当f0时，向+y方向（圆外）走一步。 前提：逆圆弧,圆弧插补：优化,圆弧插补：方法,圆弧插补：方法,例题2：第一象限内的圆弧插补 假设圆弧ab的起点坐标为（4，3），终点坐标为（0，5），试用逐点比较法插补进行列表计算。 解：1.初始化计算 x0=4，y0=3，xe=0,ye=5，l=|xe-x0|+|ye-y0|=6，f0=0 2.偏差判别 f0=0 3.进给 向-x方向走一步 4.偏差运算 f1=f0-2*x+1=-7 5.计算新的起点 x=4-1=3，y=3 6.终点判别 l=l-1=6-1=5，未结束，重复26步。,圆弧插补：方法,圆弧插补：扩展,第三节 步进电机控制,概述,步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件，也称脉冲电动机。对这种电动机施加一个电脉冲后，其转轴就转过一个角度，称为步距角；脉冲数增加，角位移随之增加；脉冲频率增高，则转速增高；分配脉冲的相序改变，则转向改变。 从广义上讲，步进电动机是种受脉冲信号控制的无刷式直流电动机，也可看作在一定频率范围内转速与控制脉冲频率同步的同步电动机。,工作原理,步进电机按电磁吸引原理工作。 以反应式步进电机为例，其定子上有磁极，每个磁极上有激磁绕组；转子无绕组，有周向均布的齿，依靠磁极对齿的吸合工作。 图示为三相步进电机，定子上有三对磁极，分成a、b、c三相。为简化分析，假设转子只有4个齿。,工作原理,设a相通电，a相绕组的磁力线为保持磁阻最小，给转子施加电磁力矩，使磁极a与相邻的转子的l、3齿对齐,接下来若b相通电，a相断电，磁极b又将距它最近的2、4齿吸引过来与之对齐，使转子按逆时针方向旋转30度,下一步c相通电，b相断电，磁极c又将吸引转子的1、3齿与之对应，使转子又按逆时针旋转30度,依此类推：若定子绕组按abca的顺序通电，转子就按逆时针转动，每步30度；若定子绕组按acba的顺序通电，转子就按顺时针转动，每步仍然30度。,工作方式,工作方式,工作方式,控制系统,步进控制器 把输入的脉冲转换成环形脉冲，以便控制步进电动机，并能进行正反向控制。 功率放大器 把控制其输出的环形脉冲加以放大，以便驱动步进电动机转动。,控制系统,驱动电路与一般功放的不同： 较大电感影响快速性 感应电势带来的功率管保护,控制系统,控制系统,例题3：单片机与步进电机的接口,控制系统,例题3：单片机与步进电机的接口,；主循环 stop: orl p2,#0ffh ；初始化 loop: jnb p1.0,for2 ；键盘监控 jnb p1.1,rev2 jnb p1.2,stp1 jmp loop ；正转 for: mov r0,#0 ；初始化 for1: mov a,r0 ；读控制字 mov dptr,#tab movc a,a+dptr jz for ；如转完一周，则开始另一周 mov p2,a ；输出控制字 jnb p1.2,stp1 ；判断键盘输入 jnb p1.1,rev2 acall dly inc r0 jmp for1,控制系统,例题3：单片机与步进电机的接口,；反转 rev: mov r0,#5 ；初始化 rev1: mov a,r0 ；读控制字 mov dptr,#tab movc a,a+dptr jz rev ；如转完一周，则开始下一周 mov p2,a ；输出控制字 jnb p1.2,stp1 ；判断键盘输入 jnb p1.0,for2 acall dly inc r0 jmp rev1 ；停机 stp1: acall dly p12: jnb p1.2,p12 acall dly jmp stop,控制系统,例题3：单片机与步进电机的接口,；控制字列表 tab: db 3,6,0ch,9 db 0 db 3,9