《12.位置控制的基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《12.位置控制的基础（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、位置控制基础控制系统及其组成 点到点的控制以及多轴的同步控制 位置、 速度和加速度的计算 零位回归homing2, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training目标 最后应该掌握： 位置控制系统的主要组成部分 点到点运动、同步运动和插补运动之间的区别 可以使用的传感器类型，位置、速度和加速度的计算 零位回归的实现方式 限制因素3, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training位置控制概述上位机系统过程控制指令 (例如 相对位移 10000)B A路径发生器指令 解释位置控制电流控制内部 指令时钟 (例如 1kHz)位置 指令值位置
2、控制器电流 指令值PWM 驱动信号实际位置实际电流11001PWM (例如 50kHz)位置时间电机编码器时钟 (例如 1kHz)时钟 (例如10kHz)时间电流功率 放大器4, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training上位机系统过程控制系统 完成机器设备的控制 与所有的子系统协调 工作 按照定义好的过程控 制流程储存和执行程 序代码 根据定义好的控制过 程给每个下位机发指 令, 例如 获取输入的数据 启动电机 等等位置控制单元I/O 控制单元运动指令I/O 指令程序代码上位机系统过程控制电机?5, by maxon motor ag, Jan 05EPOS
3、 training在线指令操作单个指令 上位机系统生成指令 过程控制 把单个运动及I/O指令传输给下 位机 (例如位置控制). 下位机执行指令 能“理解” 特定的指令 立即执行每条指令4. 绝对位移2. 读取输入1. 输出指令3. 输入状态1.2.3.4.上位机系统过程控制 (含程序)?位置 控制电机6, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training点到点控制路径发生器 控制 点到点的运动电机运动， 将负载从起 始位置到目 标位置上位机系统过程控制位置 控制位置时间电机自动地控制从一个位置 到另一个位置的运动 上位机发送运动指令 (例如 相对位移 1000) 从
4、起始位置开始运动 运动到给定的目标位 置 或者负载运动由位置控制 单元中的路径发生器控制 起始 位置目标 位置7, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training多轴同步控制多轴同步运动 从轴跟随主轴同步运动， 实现多轴同步 需要一个快速的通讯总线 ( 例如 CAN) 多轴同步系统可达3-4轴 例如 EPOSXY起始 位置两轴 同步 位移主轴从轴8, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training差补多轴控制多轴的同步运动 多轴的同步运动，以及它们彼此间 的相互影响 速度和位置可预先确定 差补功能使得高精度的2或3维轮廓 多轴运动成为
5、可能 需要高速通讯总线maxon系统不可实现差补功能 ! XYZ起始点目标位置三轴的 差补移动9, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training路径发生器是一个内部的计算单元，完 成位置-时间剖面图的计算 在每个时钟周期内计算 中间点的位置设定值 从起始到目标位置 计算时需考虑 预先确定速度剖面图 加速度 速度 减速度 目标位置实际位置值位置设定值位置 控制e(n)时钟 (例如 1kHz)电流 调整路径发生器时钟 (例如 1kHz)设定每个 时钟周期 计算出的 中间位置值位置时间电机10, by maxon motor ag, Jan 05EPOS traini
6、ng增量式位置反馈增量式脉冲信号用于位置计算 位置反馈是增量形式 2 通道 A 和 B 旋转方向 4倍频 互补信号 (A, B) 可降低 EMI 灵敏度 运动到参考传感器所处的 位置 则参考点可用来计算绝对位置 还可实现位置控制单元上电后运 动到参考点（homing）通道 A通道B通道A通道B电机编码器11, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training位置计算位置数据的处理 利用两通道的反馈 单元增量式反馈信 号 四倍频后，分辨率 是脉冲数的四倍 对脉冲沿计数 通道 A通道 B2倍频4倍频索引脉冲位置控制单元位置 ?参考 传感器mm位置:512.345电机12
7、, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training位置计算编码器分辨率 =EPOS单元 =位置分辨率 Counts/转 qc/转电机轴 16 = 64=5.625 500 = 2000=0.18 1000 = 4000=0.09 例子: 编码器分辨率:1000 counts/转Motor 螺纹间距:1 mm/转Motor 编码器分辨率和电机轴旋转位置分辨率之间的关系: 1000 counts/转 * 4 qc/count = 4000 qc/转Motor = 360 / 4000qc = 0.09 编码器分辨率和螺纹直线运动分辨率的关系: 1 mm 等于 电机的
8、1 转 = 1 mm / 4000 qc = 0.00025 mm = 0.25m13, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training速度计算速度数据的处理 根据每个周期时间内 位置数据的变化来计 算 如果位置调节的周期 时间为1ms，则在内 部计算出的速度单位 为 qc/ms，即M测 速法 另外的一个方法是： 计算每个脉冲宽度 ( 当电机运行在低速条 件下时)，即T测速法位置控制单元速度mm/s速度:5相位移= 方向CH ACH B位置调节采样时间.qc/采样时间（1ms） = 螺纹的直线速度电机14, by maxon motor ag, Jan 05EPO
9、S training加速度计算加速度数据的处理根据每个位置调节周 期时间内速度数据的 变化来计算加速度 如果位置调节的周期 时间为1ms，则在内 部计算出的加速度单 位为qc/ms2mm/s2加速度:52.2相位移 = 方向CH ACHB位置调节采样时间qc/采样时间 = 速度(v(t2) - v(t1) 采样时间= 加速度加速度电机位置控制单元15, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training归零类型参考位置的种类: 参考开关 左限位开关 右限位开关 机械限位-依靠电流上升 来指出参考位置 编码器索引信号 可选运动到编码器索引信号 边沿位置-很精确参考开关右
10、限位开关 左限位开关机械限位机械限位编码器索引信号 电机16, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training机械限位归零: 电流上升机械限位 = 电流上升位置电流零位电流阈值参考标记17, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training归零举例归零方式类型：右限位开关 & 编码器索引信号 零位偏移设置： 10000 qc 新参考位置设置为：50000 qc 1.电机旋转，负载按设定速度向右限位开关运动 2.当右限位到达时电机减速 3.反向运动，经过右限位开关，运动到编码器索引信号边沿位置 4.然后再相对于编码器索引信号边沿位置，向左运动10000 qc 5.电机停止运动，设定位置数值为50000124电机新的参考位置5318, by maxon motor ag, Jan 05EPOS training影响控制准确度的因素影响位置控制准确度的因素参考开关的准确度编码器的分辨率联轴器，齿轮副，丝杠，传送带的机械间隙 影响速度控制准确度的因素供电电压, 电机的速度常数电机的最大转速，齿轮箱, 控制器低转速下编码器的分辨率 影响加速度控制准确度的因素电源的极限电流，控制器, 电机电机的最大转矩限制，齿轮, 传动部件
