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如何对数控直线工作台直线控制系统进行仿真？

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 数控直线工作台直线控制系统的工作原理是什么？数控直线工作台直线控制系统的性能有哪些？如何对数控直线工作台直线控制系统进行仿真？ 0
2021-7-13 08:35:57　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × bertvwang 该类别下有 10 个回答。邀请回答纯纯纯牛奶该类别下有 10 个回答。邀请回答幽默该类别下有 9 个回答。邀请回答王伟01 该类别下有 9 个回答。邀请回答 dahairenlyy 该类别下有 8 个回答。邀请回答凌晨3点睡该类别下有 8 个回答。邀请回答 fhbding 该类别下有 8 个回答。邀请回答 hzp_bbs1 该类别下有 8 个回答。邀请回答笔画张该类别下有 8 个回答。邀请回答偶是糕富帅该类别下有 8 个回答。邀请回答 Ehunt 该类别下有 8 个回答。邀请回答 tutu304725938 该类别下有 8 个回答。邀请回答雅博电子科技该类别下有 7 个回答。邀请回答 liutiefu 该类别下有 7 个回答。邀请回答 pingnai 该类别下有 7 个回答。邀请回答低调de炫耀爱该类别下有 7 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 7 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 7 个回答。邀请回答苹果派派该类别下有 7 个回答。邀请回答技术牛人小渣子该类别下有 7 个回答。邀请回答举报李华相关推荐 • 请问基于labview的X/Y工作台运动控制系统该怎么办写？ 2940 • 什么是直线电机 2168 • 基于LabVIEW下的步进电机自动升降控制系统设计问题？ 3633 • 直线电机具有什么优点？直线电机采用什么控制系统？ 2136 • 想用labview实现数控中的直线插补，如何实现？ 3194 • PLC在数控系统点位控制中有哪些应用？ 1419 • 怎样使电机与直线滑台组合在一起呢 3106 • 快易优新增“直线电机选型”功能 2749 • 实现直线度测量的三种方法介绍 1879 • 派克直线电机产品的典型应用包括哪些？ 2085 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 数控直线工作台直线控制系统 1.基本简介：精密数控直线运动台（包括数控坐标镗床，数控坐标钻床，激光加工机床等），广泛地运用于对坐标尺寸精度有极高要求地工件的加工。工作原理是：系统发出指令，通过给定环节，比较环节，放大环节，驱动伺服电动机转动，通过一对齿轮带动滚珠丝杠旋转，丝杠通过滚珠推动螺母，继而推动与螺母固定的工作台轴向移动。检测装置光栅尺随时测定工作台的实际位置，反馈送回输入端，与控制指令比较，再根据工作台的实际位置与目标位置的误差，决定控制动作，达到消除误差的目的。全闭环的控制可以获得很高的精度。 2.位置控制系统的建模 1.模型的假设和参数说明首先，其伺服电动机为电枢控制式直流电动机。工作台采用滚珠丝杠传动，工作台移动采用的是直线滚动导轨。电动机转子轴的转动惯量为 J 1 J_1 J1。减速器输出轴上的转动惯量为 J 2 J_2 J2。减速器的减速比为 i i i，滚珠丝杠的螺距为 P P P，工作台的质量为 m m m。给定环节的传递函数为 K a K_a Ka，放大环节的传递函数为 K b K_b Kb，包括检测装置在内的反馈环节的传递函数为 K c K_c Kc。考虑到采用了滚动轴承，滚珠丝杠和直线滚动导轨，各个运动副相对速度有关的粘性阻力矩忽略不计，而且运动部件的弹性变形非常小，忽略相关的弹性力矩。 2.机电系统的数学模型现构建包含伺服电机，减速器，滚珠丝杠，和工作台的组合机电系统数学模型。 1.电枢电机的数学模型对于电枢控制式直流电动机，设 u a u_a ua为电枢两端的控制电压， ω omega ω为电动机的旋转角速度， M L M_L ML为加到电机轴上的总的负载力矩。当激磁不变时，电枢控制时， u a u_a ua为给定输入， M L M_L ML为干扰输入， ω omega ω为输出。系统中的 e d e_d ed为电机电枢两端的反电动势， i a i_a ia为电动机的电枢电流， M M M为电动机的电磁力矩。 L ： L： L：回路感抗， R ： R： R：回路阻抗。由基尔霍夫定律KVL，电动机电枢回路的方程为： L d i a d t + R i a + e d = u a Lfrac{di_a}{dt}+Ri_a+e_d = u_a Ldtdia+Ria+ed=ua 磁通不变时， e d e_d ed与 ω omega ω成正比： e d = k d ω e_d = k_domega ed=kdω 由上面的两个式子可以得到： L d i a d t + R i a + k d ω = u a （式 1 ） Lfrac{di_a}{dt}+Ri_a+k_domega = u_a \（式1） Ldtdia+Ria+kdω=ua（式1）由刚体的转动定律： M − M L = J d ω d t M-M_L=Jfrac{domega}{dt} M−ML=Jdtdω 其中， J J J为电机的总转动惯量。 M M M为电机转动的力矩。当激励磁通不变时，电磁力矩 M M M与电枢电流 i a i_a ia有如下关系： M = k m i a M=k_mi_a M=kmia 综合上面的两个式子： k m i a − M L = J d ω d t （式 2 ） k_mi_a-M_L=Jfrac{domega}{dt}\ （式2） kmia−ML=Jdtdω（式2）由式（1）和式（2）可以得到： L J k d k m d 2 ω d t 2 + R J k d k m d ω d t + ω = u a k d − L k d k m d M L d t − R k d k m M L frac{LJ}{k_dk_m}frac{d^2omega}{dt^2}+frac{RJ}{k_dk_m}frac{domega}{dt}+omega=frac{u_a}{k_d}-frac{L}{k_dk_m}frac{dM_L}{dt}-frac{R}{k_dk_m}M_L kdkmLJdt2d2ω+kdkmRJdtdω+ω=kdua−kdkmLdtdML−kdkmRML 在这里，我们令 T a = L R T_a = frac{L}{R} Ta=RL， T m = R J k d k m T_m=frac{RJ}{k_dk_m} Tm=kdkmRJ， C d = 1 k d ， C m = T m J C_d=frac{1}{k_d}，C_m=frac{T_m}{J} Cd=kd1，Cm=JTm得到： T a T m d 2 ω d t 2 + T m d ω d t + ω = C d u a − C m T a d M L d t − C m M L T_aT_mfrac{d^2omega}{dt^2}+T_mfrac{domega}{dt}+omega=C_du_a-C_mT_afrac{dM_L}{dt}-C_mM_L TaTmdt2d2ω+Tmdtdω+ω=Cdua−CmTadtdML−CmML 那么其进过拉普拉斯变换后的传递函数 simulink方框图：注意拉普拉斯变换： L （ s ） = ∫ 0 ∞ f （ t ） e − s t d t G （ s ） = O U T L （ s ） I N L （ s ） L（s）=int_0^{infty}f（t）e^{-st}dt \G（s） = frac{OUT_L（s）}{IN_L（s）} L（s）=∫0∞f（t）e−stdtG（s）=INL（s）OUTL（s） 2.工作台的数学模型考虑完电机的数学模型后。我们知道工作台的位移 x 0 x_0 x0与电动机轴的转角 θ theta θ成正比，即： x 0 = K 1 θ x_0=K_1theta x0=K1θ 而电机轴的转角是其转速的积分： ω = θ ˙ omega=dot{theta} ω=θ˙，而且： K 1 = P 2 π i K_1=frac{P}{2pi i} K1=2πiP。 3.总的数学模型设 J J J为折算到电机轴上的总的转动惯量。由能量守恒定律，折算前后系统的总能量保持不变： 1 2 J ω 2 = 1 2 J 1 ω 2 + 1 2 J 2 （ ω 1 i ） 2 + 1 2 m （ ω P 2 π i ） 2 frac{1}{2}Jomega^2=frac{1}{2}J_1omega^2+frac{1}{2}J_2（omegafrac{1}{i}）^2+frac{1}{2}m（omegafrac{P}{2pi i}）^2 21Jω2=21J1ω2+21J2（ωi1）2+21m（ω2πiP）2 得到： J = J 1 + J 2 i 2 + m （ P 2 π i ） 2 J=J_1+frac{J_2}{i^2}+m（frac{P}{2pi i}）^2 J=J1+i2J2+m（2πiP）2 总系统的simulink框图如下：然后对总的系统框图进行化简：如果令 X i （ s ） = 0 X_i（s）=0 Xi（s）=0，得到系统在 M L （ s ） M_L（s） ML（s）作用下的传递函数： G M L （ s ） = − K 1 （ L s + R ） J L s 3 + J R s 2 + k d k m s + k m K 1 K b K c G_{M_L}（s）=frac{-K_1（Ls+R）}{JLs^3+JRs^2+k_dk_ms+k_mK_1K_bK_c} GML（s）=JLs3+JRs2+kdkms+kmK1KbKc−K1（Ls+R）原本该系统为一个三阶系统，而 L → 0 Lrightarrow 0 L→0，系统可以近似看成一个二阶系统，而此时我们令： K a = K c K_a=K_c Ka=Kc 则可以得到： G X i （ s ） = k m K 1 K c K b J R s 2 + k d k m J R s + k m K 1 K b K c J R G M L （ s ） = − R k m K c K b k m K 1 K c K b J R s 2 + k d k m J R s + k m K 1 K b K c J R G_{X_i}（s）=frac{frac{k_mK_1K_cK_b}{JR}}{s^2+frac{k_dk_m}{JR}s+frac{k_mK_1K_bK_c}{JR}}\ G_{M_L}（s）=-frac{R}{k_mK_cK_b}frac{frac{k_mK_1K_cK_b}{JR}}{s^2+frac{k_dk_m}{JR}s+frac{k_mK_1K_bK_c}{JR}} GXi（s）=s2+JRkdkms+JRkmK1KbKcJRkmK1KcKbGML（s）=−kmKcKbRs2+JRkdkms+JRkmK1KbKcJRkmK1KcKb 总的传递函数： X 0 （ s ） = G X i （ s ） X i （ s ） + G M L （ s ） M L （ s ） X_0（s）=G_{X_i}（s）X_i（s）+G_{M_L}（s）M_L（s） X0（s）=GXi（s）Xi（s）+GML（s）ML（s）线性系统的叠加性 3.位置控制系统性能分析 1.设计要求：一般是先根据系统负载，位置精度，速度和加速度方面的要求，初步选定伺服电动机，传动装置以及测量装置。根据系统稳定性，响应的快速性要求，设计控制器。分析系统时域性能方面，与电动机有关的参数，与传动部件有关的参数一般是固定的。现在主要分析放大器系数 K b K_b Kb对系统性能的影响。 2.设计的simulink框图： 3.求解该simulink模型的代码 L = 0;K_1 = 2;R = 1;J = 1; k_m = 10;K_c = 1;K_a = 1; %K_b = 2; K_bassm = ［5，10，40］; color = ［‘b’，‘r’，‘g’］; M_L = 0;k_d = 1; for k = 1:3 K_b = K_bassm（k）; ［tout，yout］ = sim（‘untitled1.slx’，［0，3］）; plot（tout，yout（：，1），color（k））; hold on end xlabel（‘时间t/s’）; ylabel（‘幅值x_0（t）’）; title（‘不同参数时的时域阶跃响应’）; 4.仿真的时域结果图

2021-7-13 11:49:38 评论举报刘云