数控喷泉装置基本工作原理和控制性能3460

数控喷泉装置基本工作原理和控制性能 一、前言随着社会经济的发展和科学技术的进步，水景喷泉的技术领域也发Th了质的变化。目前无论是国内或 国外的水景工程，用数控喷泉装置来提升水景工程的层次已成为一种新的理念和大的趋势。而国内真正能 够系统性研发、Th产并为喷泉行业提供合格产品和系统技术配套服务的企业极少。数控喷泉装置作为一项 新Th产品，由于大家对数控喷泉系统技术的理解还不是很透彻，在系统使用方面的诸多环节也不是十分清 楚，这就给大家在工程设计与使用上造成许多不便。近年来许多已的性能、系统配套的数控水 景喷泉工程，的了来多的，也分工程项目不用质和性能不的数控设，的系统配套，造成了工程项目不能无的不面 家来了不的经济和面。于上，本研发并正使用的一 和数控喷泉装置产品为，合多年来对一和数控喷泉装置在研制和使用程的经 ，基本工作原理和控制性

,给大能，能对业内行在设计和使用。在产品并不的数控喷泉产品步的大用。、数控喷泉装置数控喷泉装置是一种用于对装置置和控制的种喷泉装置。”字性，控制，对装置、方、、置进行控制也就是对于上 发的或，喷泉装置都能在驱动系统的驱动下，用不的任方地连续或续转任的圈数或一个固角，形成形态各异的各种水型组合。数控喷泉装置具体构由步进电机、控制驱动器传器减齿轮组密封件旋转、水室、水道、壳电驱动、计算机控制系统等组成。在基本工作原理和控制性能，作一描。、数控喷泉装置的常用指标术语1、驱动器供电电压：供电电压是判断驱动器升速能力的标志，标定电压为： 50-60V/AC，过高或过低均将影响装置的正常工作和使用寿命。2、驱动器的电流：电流是判断驱动器能力的大小，是选择驱动器的重要指标之一；通常驱动器的最大电流要略大于电机标称电流。3、驱动器的细分：细分是控制精度的标志，通过增大细分能改善控制精度。细分能增加装置动力电机的平稳性，通常步进电机都有低频振动的特点，然而通过加大细分可以得到改善，并使电机运行非常平稳。4、失步：装置动力电机实际运转的步数与程序设定的步数不相符称之为失步。5、工作频率点：表示装置动力电机在该点的转速值。6、起动区域：数控喷泉装置可以直接起动或停止的区域。7、运行区域：在这个区域里，数控喷泉装置的动力电机不易直接运行，必须在起动区域内起动，然后通过加速的方能到该工作区域内。，在该区域内，数控喷泉装置的动力电机不能直接制动，失步 以速的方过到起动区域内，进行制动。8、起动力：数控喷泉装置在特定的工作频率点，直接起动可动的最大力值。9、运行力：数控喷泉装置在特定的工作频率点，运行可动的最大力值、驱动控制数控喷泉装置驱动器的工作有：步、步、细分。对数控喷泉装置多为低速运行的工况，驱动器在实际使用多以细分驱动为主，细分驱动具有定位精度高和低速振动极小两大优点。其基本原理是改变装置的动力电机相邻的两个线圈电流的大小，即 改变合磁场的夹角来控制动力电机转的精度。目前驱动控制方一般有以几，分别为：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。我 们在一维和维控喷泉装置上 ,对驱动器驱动控制方进行了优化 ,采用了恒流+细分数的，其目的是为了最大限度的使驱动系统避免电机的反电势 ,从而达到动态平均电流尽可能的大的效果。 因为步进电机在定转速下，转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流。动态平均电流越大，则电机力矩越大，所以要达到动态平均电流尽可能的大，就必须避免电机的反电势对驱动系统的影响 ，以获取电机尽可能大的输出力矩。五、上位控制单元概述数控喷泉装置与传统设备的控制技术相比较，其最大的特点在于它的分时多任务操作性能和多样化应用软件的设计。传统的控制技术大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通的态采与。样的处理了”控制速度”于控制系统的，果无与I/O通时性控制要相的。的系统软件决了题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，样应用程序的运行周期则与程序长短关 ，而由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了时控制的要种控制周期可以在上位机U运算能力允许的前提下，按照用户的际要，任意修改（如图）。1位壽设窗口、维和三维动力电机区别于其他控制用途电机的最大特点是，它可接受数字控制信号（电脉冲信号）并转化成与之相对应的角位移或直线位移，因而喷泉装置本身就是一个完成数字模拟转化的执行元件，而且输入一个脉冲信号就可得到一 个规定的位置增量。第二、一维和三维数控喷泉装置喷射口的位置取决于脉冲周期的数目。其旋转或摆动 的速度、位移角度与脉冲频率成正比，而且在时间上与脉冲同步。因此只要控制脉冲频率和脉冲周期的数 目即可获得装置喷射口所需旋转的速度和位移角度（见图2）。2与射口位移角度关系示例为了充分发挥一维和三维数控喷泉装置的快速性能不发Th失步，在使用时必须使装置在低频率下 起动，然后步增脉冲频率直到所的速度在使用，所的化速率在装置不发Th失 步的下，应可能起动速时间。为了数控喷泉装置的定位度，在必须使装置最速度步脉冲率到能的速度（于或大于起动速度）。因此，装置喷射口在速旋转、 摆动一定并定位时，一应“起动-速-速运行（匀速）-速-”五个阶段，速度特性通常为梯形，如果旋转、摆动的时间很则为三角形速度特性（如图 3）。3-、三甫谨些特炷图4、减速就了关键。因为动力电机无需反馈就能对射口位和度进行制而对于度问题外动力电机脉冲选择不也是导致失步一个重要原因。I令”--’毛令”4减速力矩曲罐制囲。当后到达时间段终点时即停止发送脉冲命令串令其立即停止则会使装置旋转或摆置位置进入到个平衡位置并在位置停从造成冲应用程中控制在编辑水型时否有效地避免和冲是数控喷泉装置否表演关键。I图 5。从5可以看出,baca及c响应率变化数控喷泉装置就会失步失步会导致数控喷泉装置处于非正常工作状态因此在数控喷泉装置变中必须进正确的加减控制。逐渐加密减时使脉冲串逐渐稀疏。计算机在控制数控喷泉装置加减的过程中一般要求用离散方法逼近理想的曲线。加减的斜率在直线加过程中度不是连续变化而是分档阶变化与要求的斜率相逼近必须确定每个台阶上的时间。时间 △t越小越快反之越慢。 △t控喷泉装置的过程中控制的体特点控制方可以避免数控喷泉装置失步或达到比较精应S效优式（见图 6、7）。963制图T、数控喷泉装置应用中的注意事1数控喷泉装置运行旋转速度应控制在 30转/分钟以内，此时装置输出力矩大，工况稳定性高，噪音低，更主要的是在这个转速内水的形态最佳。数控喷泉装置最好不使用整步状态，整步状态时电机振动相对较大。装置喷射口在大流量、高扬程运行时，应避免急加速采用阶梯提速模式，确保装置正常运行。为提高三维数控喷泉装置群体表演的一致性，一般情况下驱动器采用高细分数的工作状态。避开振动区，使装置的工作频率不在这个范围内。 （步距角1.8度/共振区一般在180-250pps之间,为0.9度/400pps左右）2、控制柜的布线要求动力线、控制线以及上位机的电源线和 I/O线应分别配线，隔离变压器与上位机和 I/O之间应采用双绞线连接。将上位机的 I/O线与大功率线分开走线，条件允许分槽走线最好，如必须在同一线槽内应将”这不仅能使其有尽可能大的空间距离 ，并能将干扰降到最低限度。上位机驱动及传感器等装置应尽可能远离强干扰源如大功率变频器等装置。号的传送应采用屏蔽1/10输出和输出不要用同一根电缆 ,输出应尽量远离动力，避免并行。3造成数控喷泉装置工作异常的因素控制柜内的高压电器大的电感性负载，混乱的布都数控喷泉装置的常工作造成一度的干扰。与控制接的信号传输传输有的信，有干扰信号入，要信号受空间电感应的干扰，信号上的感应干扰。于信号入干扰I/O严重时将导致装置控制无法常工作。变频器启动及运行过中产Th的谐波，以及工作时所产Th的电干扰 ,影响周边设备的工作。七一维数控设备图片及技术参数表t)M3?R*t<t>K±tr<fe^500MIC50T5A50***r<1□尺Tfflfl(SM)DK5DDNlG^Mc*rfrjs®j2trat1「39CW«»>«MSWEA9>iW30WnMf>酗卫11CihrIWChWKXf^aE3S0T八、三维数控技术参数表三維舷对头扌专术芾對圭 三堆針?匚喷头外形尺寸篆救表—捉距

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4珊泌WT珊泌:械制造;(3)步进驱动技术；传感器技术；软件技术应用等领域：其中，数控喷泉机械装置构造的合性，机械制造的专业化Th面所具备的综合能力，保障了整个数控喷泉系统在实际使用中真正意义上的成功。、研究；不得商业途Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfurdenpers?nlichenfurStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden.Pourl'etudeetlarechercheuniquement adesfinspersonnelles;pas mectealfinscomTO员BKOuac^员B30BaTbCE B员EX.下无正文、研究；不得商业途Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfurdenpers?nlichenfurStudien,Forschung,zukommer