步進(jìn)化伺服系統(tǒng)輸入信號(hào)的設(shè)計(jì)
常東來(lái) 蘇彥民（西安交通大學(xué)710049）
摘 要 在基于步進(jìn)化伺服系統(tǒng)輸入信號(hào)的實(shí)際需求，結(jié)合傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)輸入形式，采用曲線(xiàn)擬合的方法，提出一種既便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，又可靈活調(diào)整的輸入信號(hào)設(shè)計(jì)方法，并給出相關(guān)的證明。
敘 詞 伺服系統(tǒng)輸入信號(hào)曲線(xiàn)擬合
1 引 言
為了提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，當(dāng)伺服電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載從某一點(diǎn)運(yùn)行到另一點(diǎn)，作位移控制方式運(yùn)行時(shí)，為保證運(yùn)動(dòng)部件的平穩(wěn)和準(zhǔn)確定位，在起動(dòng)、停止時(shí)需要進(jìn)行加減速控制，即找出使行程時(shí)間最短的控制規(guī)律，亦即****的升／降頻規(guī)律[1]。
伺服電機(jī)的運(yùn)行性能不僅依賴(lài)于電機(jī)本身的參數(shù)，而且與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分、所帶負(fù)載以及控制脈沖密切相關(guān)。對(duì)于步進(jìn)化伺服系統(tǒng)，在設(shè)備條件固定的情況下，縮短行程時(shí)間，主要取決于控制脈沖的輸入方式。
2 伺服系統(tǒng)的加減速控制
加減速控制的具體方法有很多，但比較常用的方法主要有兩種：指數(shù)規(guī)律加減速算法和直線(xiàn)規(guī)律加減速算法。這里先假設(shè)每隔一個(gè)固定的加減速周期t，計(jì)算一次進(jìn)給頻率f，用△si表示在該加速減速周期內(nèi)合成速度方向上的進(jìn)給量，用fe衷示穩(wěn)定時(shí)的進(jìn)給頻率，用△si表示穩(wěn)定后每個(gè)加減周期內(nèi)的進(jìn)給量.
2.1指數(shù)規(guī)律加減速算法
指數(shù)規(guī)律加減速控制將起動(dòng)和停止時(shí)的速度突變變成隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律加速或減速，如圖1所示。
指數(shù)曲線(xiàn)的一般關(guān)系是：
起動(dòng)時(shí)有：
進(jìn)給速度變化規(guī)律為：
勻速時(shí)有：
指數(shù)加減速控制有較強(qiáng)的跟蹤能力，但當(dāng)速度變化較大時(shí)，平穩(wěn)性較差，指數(shù)加減速一般適應(yīng)在跟蹤響應(yīng)要求較高的場(chǎng)合中。
2.2直線(xiàn)規(guī)律加減速算法
直線(xiàn)規(guī)律加減速控制在起動(dòng)和停止時(shí)，按一定的加速度勻加速、勻減速，如圖2所示。
表示在一個(gè)加減速周期內(nèi)進(jìn)給頻率變化量，用△sm表示一個(gè)加減速周期內(nèi)的脈沖數(shù)，它們與設(shè)定的加速度有關(guān)。假定加速度為am (m/sz)，脈沖當(dāng)量為8(m)，加速度周期為t(s)。
直線(xiàn)加減速平穩(wěn)性能較好，適用在速度變化范圍較大的快速定位方式中。
3簡(jiǎn)單的步進(jìn)化伺服系統(tǒng)輸入信號(hào)設(shè)計(jì)
在進(jìn)行步進(jìn)化伺服系統(tǒng)的研究時(shí)，為了配合系統(tǒng)性能的調(diào)試需要，對(duì)輸入信號(hào)發(fā)生器提出的要求為：
(1)所產(chǎn)生的信號(hào)為一頻率方波脈沖列信號(hào)，滿(mǎn)足數(shù)字伺服系統(tǒng)輸入需要。
(2)信號(hào)的頻率可以根據(jù)設(shè)定改變，而且有升降頻過(guò)程，以保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
(3)信號(hào)輸入的變化率為可調(diào)整的，以適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際需要。
(4)信號(hào)輸入脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)位移量，****頻率對(duì)應(yīng)系統(tǒng)行****速度。
(5)能產(chǎn)生一些相應(yīng)的控制信號(hào)，如旋轉(zhuǎn)方向切換，通�；蚩煲魄袚Q等。
在這里，本文采用了一種較為簡(jiǎn)便的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。針對(duì)伺服電機(jī)的特點(diǎn)，在加速過(guò)程中采用了三級(jí)曲線(xiàn)擬合方法，即根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的拐點(diǎn)頻率、****頻率和起始頻率，由軟件來(lái)分三段按指數(shù)規(guī)律 |
