运动控制新技术机械科技论文.doc

运动控制新技术机械科技论文摘要: 信息时代的高新技术推动了传统产业的迅速发展, 在机械工业自动化中出现了一些运动控制新技术: 全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等。本文主要分析和综述了这些新技术的基本原理、特点以及应用现状等。关键词: 伺服驱动技术, 直线电机, 可编程计算机控制器, 运动控制 1 引言信息时代的高新技术流向传统产业, 引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业, 在这场新技术革命冲击下, 产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变, 微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合, 促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展, 各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注, 它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。在机电一体化技术迅速发展的同时, 运动控制技术作为其关键组成部分, 也得到前所未有的大发展, 国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(FullClosedACServo) 、直线电机驱动技术(LinearMotorDriving) 、可编程序计算机控制器(puterController,PCC) 和运动控制卡(MotionControllingBoard) 等几项具有代表性的新技术。2 全闭环交流伺服驱动技术在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中, 交流伺服系统的应用越来越广泛, 其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流, 而且调试、使用十分简单, 因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP), 可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样, 在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统, 并充分发挥 DSP 的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节, 甚至可以跟踪负载变化, 实时调节系统增益; 有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT) 的功能, 测算出设备的机械共振点, 并通过陷波滤波方式消除机械共振。一般情况下, 这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式, 即伺服电机上的编码器反馈既作速度环, 也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度, 应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如: 光栅尺、光电编码器等), 即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是: 伺服系统只接受速度指令, 完成速度环的控制, 位置环的控制由上位控制器来完成( 大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度, 也限制了伺服系统的推广。目前, 国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统, 使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图 1 所示。该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷, 伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件( 如光栅尺、磁栅尺、旋