步進化伺服系統(tǒng)輸入信號的設(shè)計
常東來 蘇彥民（西安交通大學(xué)710049）
摘 要 在基于步進化伺服系統(tǒng)輸入信號的實際需求，結(jié)合傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)輸入形式，采用曲線擬合的方法，提出一種既便于計算機實現(xiàn)，又可靈活調(diào)整的輸入信號設(shè)計方法，并給出相關(guān)的證明。
敘 詞 伺服系統(tǒng)輸入信號曲線擬合
1 引 言
為了提高系統(tǒng)的運行效率，當伺服電機帶動負載從某一點運行到另一點，作位移控制方式運行時，為保證運動部件的平穩(wěn)和準確定位，在起動、停止時需要進行加減速控制，即找出使行程時間最短的控制規(guī)律，亦即****的升／降頻規(guī)律[1]。
伺服電機的運行性能不僅依賴于電機本身的參數(shù)，而且與電機的驅(qū)動部分、所帶負載以及控制脈沖密切相關(guān)。對于步進化伺服系統(tǒng)，在設(shè)備條件固定的情況下，縮短行程時間，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規(guī)律加減速算法。這里先假設(shè)每隔一個固定的加減速周期t，計算一次進給頻率f，用△si表示在該加速減速周期內(nèi)合成速度方向上的進給量，用fe衷示穩(wěn)定時的進給頻率，用△si表示穩(wěn)定后每個加減周期內(nèi)的進給量.
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和停止時的速度突變變成隨時間按指數(shù)規(guī)律加速或減速，如圖1所示。
指數(shù)曲線的一般關(guān)系是：
起動時有：
進給速度變化規(guī)律為：
勻速時有：
指數(shù)加減速控制有較強的跟蹤能力，但當速度變化較大時，平穩(wěn)性較差，指數(shù)加減速一般適應(yīng)在跟蹤響應(yīng)要求較高的場合中。
2.2直線規(guī)律加減速算法
直線規(guī)律加減速控制在起動和停止時，按一定的加速度勻加速、勻減速，如圖2所示。
表示在一個加減速周期內(nèi)進給頻率變化量，用△sm表示一個加減速周期內(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)，脈沖當量為8(m)，加速度周期為t(s)。
直線加減速平穩(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簡單的步進化伺服系統(tǒng)輸入信號設(shè)計
在進行步進化伺服系統(tǒng)的研究時，為了配合系統(tǒng)性能的調(diào)試需要，對輸入信號發(fā)生器提出的要求為：
(1)所產(chǎn)生的信號為一頻率方波脈沖列信號，滿足數(shù)字伺服系統(tǒng)輸入需要。
(2)信號的頻率可以根據(jù)設(shè)定改變，而且有升降頻過程，以保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。
(3)信號輸入的變化率為可調(diào)整的，以適應(yīng)系統(tǒng)運行的實際需要。
(4)信號輸入脈沖數(shù)對應(yīng)系統(tǒng)位移量，****頻率對應(yīng)系統(tǒng)行****速度。
(5)能產(chǎn)生一些相應(yīng)的控制信號，如旋轉(zhuǎn)方向切換，通常或快移切換等。
在這里，本文采用了一種較為簡便的方法來實現(xiàn)這些目標。針對伺服電機的特點，在加速過程中采用了三級曲線擬合方法，即根據(jù)用戶設(shè)定的拐點頻率、****頻率和起始頻率，由軟件來分三段按指數(shù)規(guī)律 |
