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品评校花校草，体验校园广场基于PMAC的运动控制系统的研究_甜梦文库
基于PMAC的运动控制系统的研究
北方 〔 业大学硕十学位论文摘要机电一体化技术的发展状况是衡量一个国家机械工业发展水平的重要标志， 　　　　 随着现 代制造技术的不断发展，社会对高素质机电一体化技术人刁的需求越来越大，使得高等 一 教育的教学手段和教学方法也发生着根本的变化。先进而适用的教学实验设备是培育高素质机电一体化技术人才的需要。所以，研制先进的实验教学设备，使学生能够接触并学习较前沿的运动控制技术，为 培养学生工程应用、综合运用与实践创新的能力提供一个良 好的平台，具有十分重要的意义。本文所介绍的系统就是在北方工业大学机电 一体化实验室开发的基于 ＰＡ 的全闭环控制二维运动控制系统。 ＭＣ 本课题根据实验教学的具体要求，采用了 “ Ｃ嵌入 Ｐ ”的开放式控制系统，选用 　　　　 Ｎ ＣＰ Ａ （ ｏｍ ｎ ｌＭ ｌＡｉＣｎｏｅ 板作为 Ｍ Ｃ　 ｇ ｍ ａｅ　 ｔ ｘ ｏ ｌ ） Ｐ ｒ ｂ ｕ － ｓ　ｔ ｌ ｉ ｒ ｒ 运动控 制器， 入 上 嵌 到 位工业 Ｐ Ｃ机内， 并与交流伺服电 机、伺服驱动器、光栅尺等部件搭建具有全闭 环控制功能的二维控制系统实验平台。本文作者设计了控制系统的硬件结构，论文介绍了ＰＤ Ｉ 控制算法，并着重对系统的动态特性做出仿真。 实现了系统的运动控制、实时检测以 及全闭环控制等功能，使系统具有 响应快、控制精度高以及良 好的稳态和动态性能。该系统紧密结合机械制造业在学校教学过程中的实际需要，充分利用开放的特点，实现了教学的新模式，是一种适合于研究现代伺服控制、 定位控制、数控插补、 先进制造的开放式结构的教学实验装置，对于本 科高年级学生及研究生进行综合性、设计性实验有很大的帮助。关键词：ＰＡ 运动控制卡；二维实验台；ＰＤ ＭＣ Ｉ；全闭环控制；动态仿真北方 Ｌ 业大学硕七学位论文Ｒ ｓ ｒｈ　Ｍｏｉ Ｃ ｎｒｌ　ｔ Ｂ ｓｄ　Ｐ Ｃ ｅ ａｃ ｏ ｅ ｎ　 ｔ ｎ　 ｔ Ｓｓ ｍ　 ｅ ｏ ＭＡ ｏ ｏ ｏ ｙ ｅ ａ ｎ　Ａｂ ｔａ ｔ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ｓｒ ｃＴｅ　 ｅ ｆ　 ｃｕｔ＇ ｅ ａ ｉｌ　ｎｌ ｙ　 ｃｅ ｔ ｅ ｎａ ｎ ｓｙ 　　　　ｓｏｏｅ　ｎｙ ｍ ｃ ｔｎ ａｔｈｏ ｇ ｉ ｉｔ ｉ ｍ ｃａ ｃ ｉ ｕ ｒ ｈ ｐ ｇ ｓ　ｎ ｏ ｒｓ　ｈ ｒ ｃ ｅ ｏ ｎ ａ ｓ　 ｈ ｉｌ　 ｔ ｒ ｏ ｒ ｏ ｃ ｄ ｓ　 ｄ ｌ ｅ Ｗｉ ｔ ｃ ｓｎｄｖｌ ｍ ｎｏｍ ｄｍ　ｎｆｔｅ　ｎｌ ｙｔ ｓ ｉ ｉｉｇ ａ ｅ ｌ ｔ ｈ ｏ ｔｔ　 ｏ ｅｔ　 ｏｅ ｍ ｕ ｃｒ ｔｈｏ ｇ，　 ｏ ｅ 　ｎ　 ｔ ｖ ．　 ｅ　 ａ ｅｅ ｐ ｈ　 ｎ ｆ　 ａ ａｕ ｅ ｏ ｈ ｃｔ ｓ　 ｅ ｃ ｅ　 ｙ ｒ ｎｅ ｏｔ ｓｄ ｔｗｔａ　ｄ　 ｐ　 ｅ ａｏｉｌ　ｎｌ ｉ，　 ｈ　 ｅｔ ｔｃｉ ｅ ｆ　 ｔ ｅ ｓ　 ｇｏ ｇ ｓｏｍ ｃ ｔｎ ａｔｈｏ ｇ ｓ ｈ ｄｖｓ　ｅ ｈ ｇ ｄ　ｈ ｕ ｎ ｉ ｏ ａ ｆ　ｈ ｒ ｃ ｅ ｏ ｅ ｗｉ ｒ ｈ ａ ｎ ｅ　 ｈ　 ｃ ｃ ｉ ｅ　 ｍ ｔ ｄ　 ｉ ｅｅ ｃｉ ｔ ｃａｇ ｇ ａｙＡ ｖ ｃ ａｄ　ａｌｅｐｒ ｅｔ　ｐ ｅ ｓ ｅ ｏ ｏｈ ｈ ｄ ａｏ ｏ　ｎｅ　 ｔ．　ａ ｅ ｎ ｓｔ ｅ　ｅｍ ｎｅ ｉ ｎ ｈ ｆ　 ｒ　 ｔｎ　 ｈ ｒ ｌ ｄ ｎ ｄ　 ｕ ｂ ｘ ｉ ｇ ｕ ｅ ｉ ｑ ｍ ｔ ｕ ｆ ｃｕ ｅ　ｃｉ ｍ ｅ ｔ ｎｅ ｏ ｃｌ ａｎ ｓｄｎ ｍ ｊ ｉ ｉ Ｍｅ ａｏ ｃ ｏ ｏｒ ｔ ｈ ｇ　 ｔ　 ｅ ｆ　ｔ ｔｇ　 ｅｔ ａ ｒｇ　 ｒ　 ｓ ｅ ｎ ｅ ｈ ａ ｅ　 ｄ　 ｕｉ ｉ ｔ ｓ　 ｏｎ ｎ　 ｃ ｔｍ ａ ｖ ｕ ｈｒ ｌ Ｅｇ ｅ ｉ ．　ｉｉｖ 　ｃ ｓｙ　 ｉｐｒｎ ｔｒｅｃ ａ ｄ ｅ ｐ　ａ ａ ｅ ｎｉｅｎ Ｓ ｔ　 ｅ ｎ ｅ ａ ａ ｍ ｏａ ｏ　 ａ ｈ　 ｅ ｌ ａ ｄ ｎ ｄ ｎ ｒｇ ｏ　ｓ　 ｅ ｓｒ ｎ ｙ ｒ ｄ　 ｔｔ　ｅ ｒ ｎ ｖｏ ｎ　 ｃ ｓ ｄ　 ｖ ｔｃｉ ｄｖｅｗ ｉ ｉａ　 ｄ　ｆｍ　 ｓｄ ｔｔｓｄ ａｖｎ ｄ　 ｔｌ　ｎｌ ｙ ｅ ｈ ｇ　ｉ ，　ｃ ｓ　 ｏ ｐ ｔｒ ｆ ｔ ｅｓ　ｔ ｙ　ａ ｅ ｃ ｒ ｔｈｏ ｇ， ａ ｎ ｅｃ ｈ ｈ　 ｇ ｌ ｏ ｏ ｕ ｎ ｏ　 ｄ ｃ ｏ ｏ ｅ ｏ ｏ ａ ｒ　 ｕ ｎ ｃ ａ ｃｌ ａ ｅ ｉｅｎ ａｐｃｉ ，　 ｒ ｅ ｒｓａ ｐ ｃｃ ｉ ｏａ ｎ　ｉ．　 ｎ ｕｉｔ ｎ ｎ ｒｇ　ｌａｏ ｉｅ ａ ｘｃｅ　 ｒｔａ ｎ ｖｔ ａｌ Ｔ ｏ ｄ　 ｖｅ　 ｅｉ ｐ ｉｔｎ ｎｇ ｔ ｅｉ ｎ ａｉｌ　 ｉ ｂ ｔ ｗ ｔ 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的应用和新型控制策略的出现，改变着运动控制的面貌。运动控制系统使被控机械 运动实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制，以及这些被 控机械量的综合控制。 ３传感器检测技术― 信息采集的关键部件。信息的采集和处理是信息科学的 　　　　 ）两大支柱，而信息的采集主要靠传感器检测技术。机电一体化系统或产品的柔性化、功能化和智能化都与传感器的品种多少、性能好坏密切相关。 ４信息处理与自动控制技术― 计算机控制的关键技术。信息处理技术包括信 　　　　 ）息的 输入、识别、 变换、运算、存储及输出技术， 信号的处理是否及时、准确，直接影响机电一体化系统或产品的质量和效率；在机电一体化系统中，自动控制技术 包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、再现和检索 等重要技术。 ５系统总体技术 （ 　　　　 ） 包括系统的总体设计和接口技术） ― 用跨学科的思维能力来进行综合集成。系统整体技术就是从整体目 标出发，用系统的观点和方法，把机械与电子的功能在结构上有机地一体化的技术。 以机电一体化为标志的现代制造技术极大地推进了经济、社会的发展与进步， 　　　　改变着人们的传统观念。机电一体化技术革命的浪潮席卷全球，已 经渗透到世界经 济与科枝的各个领域，成为当今世界技术竞争的一个至高点。由此形成的机电一体化高新技术产业被列入各国发展之首。北方＿业大学硕七学位论文 １ ：我国机电一体化技术的发展起步较晚，大量的基础理论与技术未能得到很好的 　　　　 研究。使得前期只能够研究外国的成品，从中借鉴经验与技术成果。所以，国内未 能有强大的自主研发能力。但是从 ２ ０世纪 ８ ０年代开始，国务院成立了机电一体化领导小组，并将机电一体化技术列入 “６ 计划”。 ８３ 在制定 “ 九五” 规划和 ２１ 年 ００ 发展纲要时充分考虑了国际上关于机电一体化技术的发展动向 和由此可能带来的影 响〔 。许多院校、 幻 ‘ ” 研究机构纷纷设立专业课程及专门 项目 来学习 和研发该 技术， 一 些大型企业对这一技术的发展及应用做了大量的工作，也都取得了 一定成果。 机电一体化技术的全球性竞争归根到底是机电一体化人才的竞争，而且目 　　　　 前我 国这方面的人才供给明显不足，这就有必要大力加强机电一体化技术专业人才的培 养‘ ］ ， 。以新的工程教育理念和创新教育理念指导教学方法与手段改革，注重以学生 为主既要考虑到学生基本操作和基本技能的训练，又要考虑促进学生主动实践能力 和创新意识及科学思维能力的培养。应用先进技术开发新的教学实验设备，采用开 放型实验方案，加强学生工程实践动手能力，培养学生的创新能力，提高学生的基本素质，无疑是培养机电一体化人才的一种极其重要的途径。１ 运动 ． 控制系统的设计 ２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。我国 在该领域的发展很快，很多厂家都相继开发出了运动控制领域的产品，其中包括控 制器、执行机构、传动结构和检测元件等。但因我国在此方面的研究起步较晚，与 发达国家的差距还很大。国外的产品对我国的民族产业冲击很大，因此，提高我国 的运动控制技术水平，缩小同发达国家之间的差距，具有重大的现实意义。 运动控制系统的设计主要是研究如何集成机械技术、传感检测技术、信息处理 　　　　 技术、运动控制技术和伺服传动技术，并进行总体优化设计。设计所形成的控制系 统不是上述共性技术的简单相加，而是这些共性技术的相互渗透、相互结合，并将 这种优势通过性能优异的机电一体化产品体现和转化为强大的生产力。因此采用清晰简单的方式，把复杂和表面分散的机电 一体化共性关键技术融合起来ｍ 目前，先进的运动控制技术主要以全闭环交流伺服驱动技术、直线电机驱动技 　　　　 术、可编程序计算机控制器和运动控制卡最为代表性。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的潮流，而且调试和使用都十分简单。北方工业大学硕十学位论文１ 运动控制系 ． ３ 统的组成 与分类运动控制通常是指在复杂条件下，将预定的控制方案、规划指令转变成期望 　　　　 的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制、转矩控制等。 随着电力电子技术、微电子技术的迅速发展，运动控制己从电力拖动发展成 　　　　为一个以自动控制理论和现代控制理论为基础并包括许多学科的技术领域。现代的运动控制是计算机技术、传感技术、电力电子技术和机械工程技术等集成的综 合应用软硬件系统「 习 ，其与相关学科间的关系如图１１ －表示。图１１ 运动控制系统与相关学科关系图 －１ ．运动控制系 组成 ．１ ３ 统的运动控制系统多 　　　　 种多样， 但从基本结构上看， 一个典 运动控制系统主要电 型的运动控制器 、驱动器、电动机、执行机构和反馈装置构成，如图１２ －所示。图１２典型运动控制系统的构成 －北方 Ｌ 业大学硕士学位论文运动控制系统是以机械运动的驱动设备一 电动机为控制对象，以控制器为核 　　　　 心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在 自动控制理论的指导下组成的电气传 动 自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的 运动要求阁 。运动控制器响应闭环信号和接收控制系统的定位请求信号，将分析、计算所得 　　　　 出的运动命令以数字脉冲信号或模拟量的形式送到电机驱动器中。驱动器进行功率 变换，并驱动电机根据上位控制指令转动。执行机构一般为步进电机、数字式交流伺服电机和直流伺服电机等。反馈装置将检测到的速度或位置反馈到驱动器或控制 器中，构成半闭环或全闭环控制，其检测元件有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅尺、磁尺及激光干涉仪等。１ ．运动控制系统的分类 ．２ ３ １ 按位置控制原理分类 、 运动控制系统根据位置控制原理，即有无检测反馈传感器以及检测部位，可分 　　　　 为开环、半闭环和全闭环三种基本控制方案。开环控制系统无检测反馈装置，其执行电动机一般采用步进电机。优点是控制 　　　　 方便，结构简单，价格便宜。控制系统发出的指令是单向的，故不存在稳定性问 题。缺点是机械传动误差不经过反馈校正，控制精度不高。 半闭环控制系统的位置反馈采用转角检测元件，直接安装在伺服电机或丝杠端 　　　　 部。由于具有位置反馈比较控制，可获得较大的定位精度，大部分机械传动环节包括在系统闭环环路内，因此可获得较稳定的控制特性。丝杠等机械传动误差不能通过反馈校正，但可采用软件定值补偿的方法来适当提高其精度。全闭环控制系统是采用光栅等检测元件对被控对象进行位置检测，可以消除从 　　　　 电机到被控单元之间整个机械传动链中的传动误差，得到很高的静态定位精度。缺 点是稳定性不高，系统设计和调整也相当复杂。 ２ 按控制方式分类 、 运动控制按被控对象的性质和运动控制方式可分为位置控制、速度控制和力矩 　　　　 控制三种类型。位置控制：转角位置或直线移动位置的控制。按数控原理分为点位运动控制， 　　　　连续轨迹运动控制和同步运动控制。点位控制是点到点的定位控制，它既不控制点 与点之间的运动轨迹，也不在此过程中进行加工或测量。连续轨迹控制又分为直线北方工业大学硕士学位论文控制和轮廓控制。直线控制是指被控对象以一定速度沿某个方向的直线运动 （ 单轴 或多轴联动），在此过程中要进行加工或测量。轮廓控制是控制两个或两个以上坐 标轴移动的瞬时位置与速度，通过联动形成一个平面或空间的轮廓曲线或曲面。同步控制主要是两轴或两轴以上的速度或位置的同步运动控制。速度控制：速度控制既可单独使用，如传输机、工作台等机械速度控制，也可 　　　　 以与位置控制联合成为双回路控制，如各种数控机械的双回路伺服系统。力矩控制：塑料薄膜、钢带、布品和纸张等卷取机都是恒张力控制；自动组装 　　　　机的拧紧螺母以 动钻孔等场合，应采用力矩与位置同步控制。 及自１ 课题研究的目 ． ４ 的和意义本文研究目 　　　　 的是要研制出一种适合于多层次机电 专业教学的 机电一体化教学实验系 统。它是采用 “Ｃ Ｎ嵌入Ｐ”结构并集机电控制元件、受控机械对象及自 Ｃ 动控制原理为一体的教学实验系统。当前，机械、电子电气、计算机技术密不可分，要适应现代机械与自 　　　　 动化紧密结合 在一起的特点， 学生不仅要打下机械方面的 坚实基础， 还需要掌握电子电气、 计算机等 多方面的知识，而动手实践能力尤为重要。实验教学在培养学生的科学思维、创新意 识，掌握科学方法，提高实践能力等方面是课堂理论教学所无法替代的。而传统的运动控制已 满足各 不能 种机电 一体化设备的需要【 ． 此， 刀 因 开发先进教学设备，培养学生 阅实践创新能力，对于实现本世纪新型技术人才的培养具有十分重要的意义。１ 论文主要内 ． ５ 容与任务本文根据开放式控制系统要求，针对机电一体类课程实验教学平台，进行了高精度 　　　　运动控制系统的应用研究。论文的主要内 容是运动控制技术如何在机电 一体化实验教学 中应用，研制了机电 综合教学实验台，本论文将着重完成以下任务： １阐明机电 类课程实验教学的必要性和重要性，说明开发开放式机电 　　　　 一体 综合实验 台的现实意义； 　　　　　　 ２分析实验系统功能，设计系统硬件组成部分并介绍其工作原理； 　　　　 ３控制系统的理论研究，分析系统特性； 　　　　 ４对系统控制精度进行检测分析并实现系统基于ＰＡ的误差补偿； 　　　　 ＭＣ５对本课题进行总结和展望。 　　　　北方工业大学硕士学位论文２ 控制系统的组成及工作原理２ 实验系统功能分析 ． １本实验系统作为机电一体化专业高年级学生的综合性、设计性实验平台，它应 　　　　 涵盖本专业的多学科内容，如数控技术、自 动控制原理、测试与控制，微机原理与 接口等内容。机电一体化教学实验设备应符合以下功能要求：Ｉ 　　　　 、满足多学科综合教学、多层次人才培养，兼顾知识的更新、生产实际要求和教学改革的需要；２ 　　　　 、能够从综合的角度认识机电控制系统的构成、功能和控制原理； ３ 　　　　 ．能够对控制元部件、系统反馈检测元件、电机特性等进行实验； ４ 　　　　 动控制理论、插补方法、Ｐ 参数调整和系统控制环调整等进行实 ．能够对自 Ｉ Ｄ验和验证；５ 　　　　 、具有较大的开放性，能增强学生动手设计能力的训练，使学生在接近工程环 境中得到锻炼和成长，并培养学生创新能力。２ 控制系 硬件组成 ． ２ 统的通过对控制系统功能要求的分析，并考虑到系统的先进性、实验实施的方便性 　　　　 等因素，本文以多轴运动控制器为核心，采用 “ Ｃ Ｎ 嵌入Ｐ ＂结构组成开放式的运动 Ｃ 控制系统。随着Ｐ 机的发展和普及，采用 “ Ｃ Ｃ Ｎ 嵌入Ｐ ”结构控制将是运动控制系 Ｃ统的一个主要发展趋势１１１ ９０１ ））］ １［。这种方案可充分利用计算机资源，它不仅具有信息 处理能力强、开放程度高、可靠性高、 运动轨迹控制精确、通用性好、操作简单等 特点，而且还从很大程度上提高了现有加工制造的精度和柔性。本文中，Ｐ 　　　　 Ｃ部分采用标准的工业控制机，Ｎ Ｃ部分选用美国Ｄ ｌ Ｔｕ ｅａ　 公司的可 ｔ ａ编程多轴运动控制器 Ｐ Ａ ，实现对 ２轴联动的控制。从实验系统的开放性、系统 Ｍ Ｃ 功能和开发成本的综合考虑，本课题选用了 Ｐ Ａ ２　Ｉ Ｉ Ｍ Ｃ Ｐ －Ｔ Ｃ Ｌ Ｅ运动控制卡，附件 Ａ Ｃ８ 作为转接板。 ＭＣ ＰＩＬＴ 是 ＰＡ 系列产品中结构紧凑、 Ｃ－ Ｓ ＰＡ２　 －ＩＥ ＭＣ Ｃ 价格适中的一 款。适合用于简单嵌入式系统的应用，它能够控制四个通道。在本系统中，由于 ＰＡ 与Ｉ 之间的实时通讯要求并不高，所以采用了 ＭＣ Ｐ Ｃ 总线通讯方式。 在传统的系统中，一般是由步进电机或直流电机作为执行元件，步进电机具有 　　　　 造价低、控制简单等优点，但步进电机在起动及运行频率较高时容易失步，加工精
北方 Ｌ 业大学硕七学位论文的位置增量，然后将此与由反馈传感器读回的实际位置相比较，最后在两者之差的基础上，发出一个输出命令使此差值变小，如此反复，直到此差值在允许的范围内为止。４ 换相更新 ． 对于一台多相电机，ＰＡ 自动地以一个固定的频率 （ 　　　　 ＭＣ 通常 ９Ｈ Ｋｚ左右）进行换 相更新。换相更新，就是测量并估算转子磁场方向，然后再分配通过分布在电机的不同相位的伺服更新算出的命令。５ 资源管理 ．ＰＡ 　　　　 ＭＣ会定期自 动地执行资源管理的功能，以确定整个系统是否处于正常工作状 况。这些功能包括安全检查，看门狗计时器的更新等。如果任何的硬件或软件的问 题使这些功能不能得到执行，则看门狗计时器将会触发，从而使卡关闭。６ 与主机通信 ． ＰＡ 可以 　　　　在任何时间与主机通信，甚至在一个运动序列中间。ＰＡ 接受一个命 ＭＣ ＭＣ 令，然后采取相应的动作，将命令放入一个程序缓冲区以便以后执行，提供数据以响应主机，开始电机的移动等。如果命令是非法的，它将会向主机报错。７ 任务优先级 ． 任务是按照优先级电 　　　　 路组织起来的，这样可以使它们能够得以最优化，从而让 程序能有效、安全地运行。当优先级确定以后，不同任务的执行频率可由程序员自己控制。２ ．Ｐ Ｃ的开放性 ．２　 ４ ＭＡ 除了以上功能，Ｐ Ｃ还提供给用户优越的开放性能： 　　　　 ＭＡ１ ．与各种伺服系统的匹配通过适当的参数设置和使用不同的接口卡，Ｐ Ａ 　　　　 Ｍ Ｃ可与各种模拟或数字的交、 直流有刷、直流无刷伺服电机驱动器和步进电机驱动器等相连，构成数控系统的驱动部分。２ ．与各种检测元件的匹配Ｐ Ｃ可与各种检测元件进行匹配，包括测速发电机、光电编码器、光栅、旋 　　　　 ＭＡ转编码器等。３ ．与Ｐ Ｃ机的 通信方式Ｐ Ａ 有三种可选的与上位 Ｐ 机的通信手段：串口 　　　　 Ｍ Ｃ Ｃ 方式、并口方式、双端口北方一业大学硕士学位论文 〔Ｒ Ｍ　Ｄ Ｒ Ｍ）方式。 Ａ （ＰＡ ４ ．与硬件平台的匹配Ｐ Ａ 有三种类型分别工作在三种不同的总线 （ＣＸ 　　　　 ＭＣ Ｐ －Ｔ和 Ａ ，　 Ｅ Ｓ Ｄ Ｔ Ｖ ，　 ） Ｍ Ｔ 上运行，由此提供了多平台的支持特性，同时也使同一控制软件可以在不同的硬件平台上运行。５ 人机界面的对外开放 ．ＰＡ 　　　　 Ｍ Ｃ提供了 Ｗ ｎｏ ｓ ｉ ｗ 平台下的驱动程序一Ｐ Ｏ Ｍ，可以 ｄ ＣＭ 在高级编程语言如Ｖ ＋ ，　，　ｐｉ Ｃ ＋ Ｖ Ｄｌ 等编程环境下调 Ｂ ｅｈ 用这些动态链接库， 实现Ｗｎｏｓ ｉ ｗ 环境下的 ｄ 人机 界面 。６ ．数控功能的对外开放 Ｐ Ｃ 提供了一套基本功能指令集合，如直线插补、圆弧插补、样条插补、增 　　　　 ＭＡ量方式或绝对方式运行等，可在这些基本指令集合的基础上定制出用户自己 Ｇ 代 的码、Ｍ 代码数控功能。７ Ｐ Ｃ功能的对外开放 ．　 ＬＰ Ｃ 内含了可编程逻辑控制器 （Ｌ ）。Ｐ Ｃ 的 Ｉ 点可以扩展至 ２ １ 　　　　 ＭＡ ＰＣ ＭＡ ／ ０ ０８位，但所有的 Ｕ 点都以软件来控制的，只要使用一个类似高级程序中的指针变量 Ｏ 指向某一 ｖ ０地址，就可以在 Ｎ Ｃ和 Ｐ Ｃ程序中通过该指针变量来方便地对该 Ｆ Ｌ Ｏ点进行输入或输出控制。８ ．控制系统定制的对外开放Ｐ Ａ 通过各种方式，如 Ｉ 　　　　 Ｍ Ｃ 变量和Ｅｃｄｒ　ｖｒｏ Ｔｂ 等来实现对整个控 ｎｏｅＣ ｎｅｉ ａ ｅ ｏ ｓｎ　ｌ制系统的定制，使其方便的与实际机床进行匹配。 因此，应用 ＭＣ的系统设计灵活自如，不受局限，可将各种先进的设计理念融 　　　　 ＰＡ入系统，而且同一系统可以选择不同的电机，接收不同的反馈信息。２ 系统驱动元件的选择 ． ５驱动元件是系统中重要的组成部分，其性能直接影响整个系统的性能。随着全 　　　　 数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机以其结构简单、体积小、重量轻、没有机械换向，维护方便等优点而广泛地应用于数字控制系统中‘。而且，交流伺服电 闭 机的惯量小，易于提高系统的快速性，可应用于高速大力矩工作状态。由于本课题中的实验控制系统要求较高的位置控制精度、可以瞬间起停、可以频繁换向，而且北方工业大学硕十学位论文由于控制系统的机械结构比较紧凑，留给电机的安装空间很小。所以，本文选择了 交流伺服电机。确定电机时，一般用折算到电机轴上的力矩作为选择的依据，而折算到电机轴 　　　　 上的力矩由静态载荷产生的力矩和动态载荷产生的力矩两部分组成。下面就以 Ｘ轴驱动电 机型号的确定为例，介绍选择的方法［ Ｉ ｉ ｆ ］１ 静态载荷 ． 在数控机床中，静态载荷来源于三个方面：导轨的摩擦损失、进给驱动轴承的 　　　　摩擦损失和切削力。导轨之间的摩擦取决于滑台和固定导轨之间的接触类型，在普通润滑导轨间摩 　　　　擦因数很高，这是因为金属滑台和金属导轨表面之间的接触面大。对于压力润滑来说，由于在滑台和导轨之间采用注入式压力润滑，静压和动压导轨之间接触面积大大减小。 本系统的实验台和导轨之间采用的是滚柱轴承，导轨摩擦因数相当小。导轨摩 　　　　 擦换算到丝杠轴上的力矩为：Ｔ 要 ， ，　 ＋　．Ｎ Ｏ ；（＋　 Ｆ ０４ ． ［ ｍｇ　 ０ ． ＝ ｍ ｗ ｚ ６Ｍ ）　一 ］乙 儿 　　　　　　　　　　　　　　２－ ｌ）式中Ｎ ― 导 副 摩 因 （ 通 轨 ． － ．， ； ｅ ｅ 轨 的 擦 数 普 导 取。 ５ ０ １ ０ １１ １ ）ｈ ｎ― 工作台质量 （０Ｋ ）； １０ｇｍ ― ａ Ｆ― ｚ工件质量； 作用在工作台上的法向 切削力；ｈ― 丝 节 长 “ ： ｐ 杠 距 度 ，）ｇ ― 重力 加速度 （ ） ２ ｓ ／ Ｍ Ｏ Ｉ 。ｉＯ ｍ ＝ Ｏ 系统只作为学生实验装置，无外加负载。所以，在系统中法向力 Ｆ＝，　． ｏ轴承和预载荷损失的力矩估算为：＋ Ｔ Ｎｏ　） ０ 　　　　　　　　　　　　　　 Ｖ ｅ　 Ｆ ＝ 一 ｄｅ， （ Ｆ（２ －２’“ ２ 、． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式中 Ｐ ― 轴 摩擦因 （ ｂ 承的 数 一般在００５ ． 左右） ０ ； ｄ ― 轴承的平均直径 （０ｍ 　　　　　　 ｂ ３ｍ）； Ｆ ― 作用在工作台上最大进给力： 　　　　　　 ｆＦ ― 预载荷。 　　　　　　 ｐ 　　　　 系 统对比机床来说， 没有轴承和预载荷， 所以Ｔ ． ０ ＝ ，北方工业大学硕七学位论文进给切削力换算成丝杠轴上的力矩为：＿１ ＝ ― 户１＝Ｕ １ ，２ 　　　　　　 汀ｈ ．＿（２－３） （２＋作用在丝杠上的总静态载荷为： 　　　　兀＝ ＋ ， Ｔ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 几　Ｔ ＋ ｆ ｆ　又齿轮减速装置的减速比定义为： 　　　　＝００ ４ Ｍ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ．６ Ｎ．式中‘ ―几 ｚｚ＝韶 ｆ ． 　　　　　　　　　　　　　　 ＝ Ｖ，ｎ ｎ １ ＝５ 电 机轴上皮带轮的齿数；２ 　　　　　　 。 ― 进给丝杠上皮带轮的齿数；ｒ 　　　　　　 ６ ― 电 转速， ／ｉ； 机的 ｒｍｎｎ― 进给丝杠的转速，ｒｍｎ 　　　　　　　　 ， ／ｉ；换算到电机轴上的力矩为： 　　　　Ｔ Ｔｒ＝ ．　 ＮＭ 　　　　　　　　　　　　　　 ，　 ｅ　 ０２　． ｉ ０４选择的电机连续输出力矩的能力必须比电机轴上要求的静态力矩大。 　　　　（２ｃｏ２动 载 「 ? 态 荷‘ ， ，工作台和工件换算到丝杠轴上的惯量为： 　　　　Ｊ一 。 ｗ ， ，（十 ） ｍ ｍ李）＝　 １ ５　 　　 ｘ　Ｋ ．２ ４ ５　－ ｇ ． ０ ｍ ０ 节径为ｄ的 ｐ 丝杠的 转动惯量为：１　一一 　（２－ｏ一 ２　ｍ 　ｄ２ ， ）２（－ ２７ ）＝　 １－ ｇ ｓ ４ｘ　 Ｋ ． ５　 ５　 ０ ｍ 式中， ： ｍ 为丝杠的质量ｍ ４ｇ ， Ｋ＞ ＝换算到电机轴上的总惯量为：Ｊ＝ ．Ｊ ＋　 ．　 Ｊ １ｒ８ ｒ ２（８ ２） －＝ ． ｘ　 Ｋ ．２ ２ ８　－ ｇ １ １ ＂　 ０ ｍ　实验台的线性加速度可以用快速进给速度除以伺服上升时间求得：ａ ００８／．２０４ｍｓ 　　　　　　　　　　　　　　　　 ， ．　３００＝．　／２ ＝ ０ ２北方工业大学硕十学位论文电机轴的角加速度为主＝． ； ． ＝５ ｒＩ　 。 ２／　 ６．ｄ　 ｘ　０ ９ａ Ｓ ｃ　 ００ ４ ２ ４ ｄ ｔ所以使惯量Ｊ 。 加速并克 服勃性摩擦和静态载 荷需要的总动态力矩为Ｔ Ｊ Ｂ＋，０ Ｍ 一－ ｏＴ ． 坐＋ ． ２ 一Ｎ一ｄｔ 　　　　　　　　 一（－） ２９式中 〔 一， ！ 电机的角速度； ， 一 Ｂ 　　　　　　 性摩擦因数根据计 　　　　 选择了日 Ｙ Ｓ Ａ 算结果 本 Ａ Ｋ ＷＡ公司的 Ｓ Ｍ Ｈ０Ａ Ａ １ 机和 Ｓ Ｄ － Ｇ Ａ －４Ａ ４ 电 ＧＭ０Ａ Ａ 驱动器，其额定转矩为：１ ７ ． 最大转矩为：３ ２　 额定输出：０ Ｋ ４Ｄ ． Ｎｍ ２ ． Ｎｍ ８ ． Ａｗ转 惯 ＝．　 １ Ｋ． ０ 子 量Ｊ １ Ｘ　 　 ２　 Ｏ７ ０ ｇ ３　－ ｍ ４ ２ 检测元件〔１ ． ６ １］ ７ ） （ ８位置反馈装置是控制系统的重要组成部分。常用于测量旋转运动的反馈元件有 　　　　 旋转编码器、光栅尺、旋转变压器及旋转式感应同步器等；用于测量直线运动的反 馈元件有直线光栅尺、激光尺、直线式感应同步器和激光干涉仪等。本课题中主要 使用了下列两种反馈装置。 ２ ．编码器 ．１ ６编码器 以信号原理来分，有增量型编码器和绝戏型编码器两种。 　　　　编码器可以非常方便地测量电机轴的角位移，还可 以测量轴的转速。目前，常 　　　　 将编码器直接与伺服电动机组装在一起，用以构成全闭环或半闭环的伺服系统。其中，增量式编码器的优点是测量装置比较简单，任何一个对中点都可以作为测量的 起点。本课题采用编码器型号为Ｓ Ｄ ０Ａ Ａ Ｇ Ｍ－ Ｄ ，为 １ 位增量式编码器。 ４ ３２ ．光栅尺 ．２ ６光栅有长光栅和圆光栅两种，是数控机床和数显系统中常用的检测元件，具有 　　　　精度高、 响应速度快 优点． 等 光栅尺的 选择标准如下洲：１ ，以精度指标选择光栅尺 评价系统的重要指标是其精度，高精度的系统选择高精度等级的光栅尺是必然 　　　　北方一业大学硕七学位论文 「的。光栅尺的精度与光栅尺的分辨率是两个概念。精度是指光栅尺的测量的精确 度，而分辨率是指测量系统能检测显示的最小计量单位． ２ ．以效率指标选择光栅尺； 目前的光栅尺多为增量式，都有参考标记信号，在断电再开机或重新启动时， 　　　　 通常要慢慢移动到光栅尺参考标记处，并记忆该位置。 ３ ．以电气接口形式选择光栅尺选择光栅尺时特别要注意的是光栅尺与系统的匹配问题。不同的系统要求不 　　　　　　　　 同的电气接口形式，所以要根据所设计系统的具体要求来选择光栅尺的型号，光 　　　　栅尺的电气接 口数据形式见表 ２１ 　　　　 －．表 ２１ － 光栅尺的电气接口 数据形式增量式 １　 　　 Ｖｐ ｐ 正弦信号 １ｕ ｐ １Ａ ｐＴＴ 　　 Ｌ绝对式Ｅ ＤＡＴ 　　　　 ｎ止弦信号方波信号ＳＩ Ｓ 串口双向 数据接口本课题选择Ｆｇｒ 　　　　 ａｏ公司型号为Ｓ－７ ３ Ｙ４０　 以及Ｓ－７ ３ Ｙ３０　 的线性光栅尺，ＴＬ Ｔ差动信 号，分辨率为０５　 ，反馈信号周期为４１　 ．ｕ ｍ １ ，每５ｍ 间距一个ｉ，最大速度为 ｍ ０ｍ ｏ６ ｍｍ ｎ ０／ ｉ ．２ 系统连线 ． ７伺服驱动单元的控制一般有三种方式，即速度控制、扭矩控制和位置控制。这 　　　　三种控制方式的不同点在于输入的参考量不同，分别是速度参考 （ 模拟电压）、扭矩参考 （ 模拟电压）、位置参考 （ 数字脉冲），同时它们与 Ｐ Ｃ的接线方法也不 ＭＡ同。基于模拟量容易受到干扰，而且控制系统要求有较高的位置精度，所以选择了 　　　　 位置控制方式。以 Ｘ轴为例，Ｙ轴连线类似，Ｐ Ａ Ｍ Ｃ的 １ 通道与交流伺服驱动器的 接线如图 ２３ － 所示。北方工业大学硕士学位论文区图２ Ｐ Ａ － Ｍ Ｃ与Ｘ轴位置控制连线图 ３　工作台采用线性光栅尺实现控制系统的位置全闭环反馈，连线方式如表 ２ 一所示。表２ 光栅 一 尺与Ｐ Ａ 卡的 Ｍ Ｃ 连线光栅尺接头十Ｖ ５ Ｏ Ｖ Ａ ／ ＡＢ插头颜色Ｐ Ａ Ｘ轴接头（通ｉＴ ２ Ｐ Ａ Ｙ轴接头４ Ｍ Ｃ　 （ ｆ Ｂ） Ｍ Ｃ　 ３ （通道Ｔ ３ Ｂ）１ ２ １ ２棕白 绿３ ＣＨＡｎ ４　 ＣＨＡｎ ／ ５　 ＣＨＢ 　 ｎ ６　 ＣＨＢ ／ ｎ７　 ＣＨＣｎ 　３　 ＨＡｎ Ｃ４　ＣＨＡｎ ／黄蓝 红５　 Ｃ ｎ 　 ＨＢ ６　 ＣＨＢ ／ ｎ ７　 Ｃ ｎ 　 ＨＣ ８　 ＣＨＣｎ ／旧１ ０ ／ １ ０ＧＮＤ灰粉红 屏蔽８　 ＣＨＣ ／ ｎ２屏蔽２屏蔽
北方＿业大学硕十学位论文 Ｌ３ 控制系统设置与安全３ Ｐ Ｃ的安装与设置 ． ＭＡ １　Ｐ Ｃ Ｐ Ｉ ＩＥ属于即插即用设备，在安装该硬件时，可以直接将 Ｐ Ｃ卡 ＭＡ ２　 － Ｔ ＣＬ ＭＡ Ｐ Ｗｉ ｗ ｄ 动检测到它，而不需要用户手动添加 插到 ＩＣ 的插槽上，ＭＳ　 ｎｏ ｓ系统能够自安装３ ．１ ．１ 变量设置 １ Ｉ 　　　　Ｐ Ａ 变量是 Ｍ Ｃ定义的一种参数形式，用来设置卡的工作特性。它在内 存有固 定的位置，并有预先定义好的意义，大多数为整形量。包括全局 Ｉ 变量、电机 Ｉ 变 量、坐标系 Ｉ 变量。由 Ｉ变量数量众多，对于开发者来说，并不是每个变量都必 于须调整，下面将本课题使用到的 Ｉ 变量略作介绍。１ 电机 Ｉ 　　 、 变量设置［ｃ ｚｚ ｏｕ ］　Ｉ０ ：电机激活。该参数决定电机处于激活状态 （ｌ 　　　　 ｘ０ ＝ ）和未激活状态 （０ ＝ ）。如果激活，则 ＰＡ 为该电 ＭＣ 机做好位置伺服计算和轨迹计算准备。而其它不用的电机 处于未激活状态，使得 ＰＡ 不必为其浪费计算时间，激活的电机越少，伺服更新越 ＭＣ快。Ｉ０：电 　　　　 ｘ 指令 （Ａ） 地址。 ｘ２ 机 的 ＤＣ 输出 在对电 机进行脉冲加方向的控制时， 输 出信号必须写入指定轴的接口电路的Ｃ指令寄存器中 （ 默认设置为Ａ寄存器），其设置值如表 ３１ － 所示：表 ３１ － 参数 １０ 设置表 ｘ２ 通道号１ ２地址 Ｙ ￥０４ ：００Ｙ ￥０ Ｃ ：　０ ０变量１０ １２１０ ２２设置值￥０ ４ ００￥ＯＣ ＣＯ ￥Ｏ４ Ｃ１ ￥０ Ｃ Ｃ１３４Ｙ ￥Ｏ４ ：Ｃ １ Ｙ ￥ＯＣ ：Ｃ Ｉ１０ ３２１０ ４２Ｉ２ ：电机 　　　　 ｘ标志地址。该参数决定如何查询标志回零指针、放大器错误指 ｘ５针、放大器使能输出、以及标志通道。这些标志与编码器的输入有关。对于各轴电机，参数设置如表３２ － 所示：北方Ｚ业大学硕十学位论文表３２参数 １ ５ － ｘ 设置值 ２变量１２ １５１２ ２５ １２ ３５ １２ ４５设置值￥００ ０ １００ ￥００ ８ １００ ￥００ ０ １０ １￥００ ８ １０ １对 １２ 的修改及含义简介见图３１ ｘ５ － 所示。十六进制二进制０　 １　０ 　 ０　 ０　 １　 ０ 　 　 Ｉ　 １　０　 ０ 　 　０　 ０　０　 ０　 ０　 ０　０　 ０　 ０　 ０　０　 ０ 　 　 １　　 　 １　　 　图３１参数 １２ 设置 － ｘ５２ 、编码器 Ｉ 变量设置 １ｎ：编码器解码控制。该参数控制位置反馈信号的来源以及如何解码，０到 ７ 　　　　 ９Ｏ用于设置外部信号连接到 ＰＡ，在此范围内不同的值确定对信号如何解码，为了使 ＭＣ 其与安川伺服驱动器的译码方式相匹配，选择 １ｎ＝，即顺时针 ４倍频解码。８用 ９０３于选择内部产生的 ＰＭ信号，并且 自 Ｆ 动选择脉冲和方向的解码形式，一般用于开环控制。Ｉｎ：通道 　　　　 ｎ输出模式选择。该参数决定通道 ｎ输出何种类型的信号。本课题 ９６使用 Ｃ寄存器作为输出寄存器，故选择 ３（ 或者 ２ ）。可选参数即含义如表 ３３所 －不 ：一 ２? ２北方工业大学硕十学位论文表 ３ 参数 １６可选设置表 一 ９参数０１含义（ １ 注 ） ＡＢ ．　 寄存器 输出为Ｐ 方式： 寄 Ｗ Ｍ Ｃ 存器为Ｐ 方式 Ｗ Ｍ ＡＢ ．　 寄存器输出为ＤＣ Ａ 方式： 寄存器为ＰＭ Ｃ Ｗ 方式ＡＢ ．　 寄存器输出为ＰＭ Ｗ 方式； 寄存器为Ｐ Ｃ Ｆ Ｍ方式２ ３Ａ Ｂ 存器 ．　 寄 输出为Ｄ 方式： 寄 Ａ Ｃ Ｃ 存器为ＰＭ Ｆ 方式３ ．安川伺服系统设置 ．２ １为了使用 ＭＣ 　　　　ＰＡ 脉冲加方向的控制方式，在安川伺服驱动器上，需将参数 Ｐ００ ｎ０ 的第一位设置为 １ ，即选择 “ 位置控制”方式。Ｐ００第一位的可选值如表 ３４所 ｎ０ －不 。表３ 安 伺 驱 器 数 （ 　　　　 服 动 参 设置Ｙ － 川 ４ ［ ］用参 　　数 ｝ 户名 称｝设值 Ｉ 定内 容｝出 设 厂定速度控制 （ 模拟量指令）ＮＯ １ ！ Ｗ．　 控制方式选择脉冲串 指令） 位置控制 （模拟量指令》 转矩控制 （３ 长度单位与时间 ． ２ 单位在Ｐ Ｃ 　　　　 中，以脉冲数 （ｏｎ ）表示位置，以毫秒 （ ｓ ）或伺服周期个数 ＭＡ ｃｕｔ ｓ ｍｅ ｃ表示时间，速度单位也就是脉冲／ 毫秒 （ｔｍ ｅ）。而在实际编程时，往往使用工 ｃ／ｓ ｓ ｃ　程单位编制程序． 本文中，位置单位使用毫米伪 ｎ，时间 ｕ） 单位使用秒 （ ｃ ｓ ），速度 ｅ 单位使用毫米／ （ ｍｓ ）。在不同的行业，也会使用其它单位。 秒 ｍ ／ｃ ｅ 为了使程序代码中的数据使用更为容易理解的工程单位，需要改变编程的长度 　　　　单位和时间单位。１ 、更改长度单位轴的缩放用于改变该轴的长度单位，影响它的因素有：电机编码器位数 （ 步进电机为每转脉冲数）、译码方式和机械结构。以 Ｘ 轴为例，电机轴转一周机械设备移动的 距离Ｌ为： Ｘ Ｘ Ｌｄ 　　 ，轴 大 数 、 ： ，旦　　　　 放 系 Ｋ为 Ｋ 一 ，　旦， ａ ｄ卫 一丝 Ｌ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式中， 为减速比 如为 ｉ ， 滚珠丝杠螺距。－ ３－ ２北方一业大学硕士学位论文 〔２ 、更改时间单位 参数 Ｉ ０决定坐标系 ｘ中执行的运动程序所要求的速度的时间单位。该参数的 　　　　 ｘ ９ 单位为毫秒，如果用户时间单位为秒，则该参数应设置为 １０。速度单位由长度单 ００位被时间单位除而得，即编程中，Ｆ指令的速度单位为：轴缩放倍数 时间单位３ 系统安全 ． ３本文对于控制系统的安全性和可靠性的要求很高，本课题从 Ｐ Ａ 　　　　 Ｍ Ｃ控制卡本身 的安全措施、软硬件保护措施和抗干扰措施三个大方面，提出了保证系统安全可靠的方 法。３ ．硬件超程限位开关 ．１ ３硬件超程限 　　　　 位开关 （ 简称硬限 位）是数控系统中常用的故障保护开关。 Ｍ Ｃ中 ＰＡ 每 一个通道都有正负两个方向的硬限 位输入针脚，并在电路设计中 进行了光电 隔离。正常情况下，这些针脚必须保持低电平以使系统正常运转。当触发某一限位开关时，常闭点 打开，电机停止运行，并锁定该方向的运动功能。 ３ ．软件超程限位 ．２ ３ＰＡ 　　　　 Ｍ Ｃ对于每一电机还有正向和反向的软件限位作为硬件限位的补充和替代， 简称软限位。这些限位生效时，Ｐ Ａ 的响应和硬件限位的完全相同。在控制系统 Ｍ Ｃ 中，ＸＹ 两轴均使用了软限位。设置时，其触发位置小于硬件限制位置。参数 Ｉ１ － ｘ　 ３和Ｉ１分别为正向软限 ｘ４ 位和反向 位，单位为脉冲数。 软限３ ．跟随误差限制 ．３ ３跟随误差就是指令要求位置和实际反馈位置之间的差值。这是一个严重系统错 　　　　 误的重要的保护手段。设置跟随误差，可避免由于系统反馈丢失造成的 “ 飞车”现 象，对系统初期调试非常必要。该功能由参数 １１ 决定，单位是 １ ６ ｘ１ ／ 脉冲，设定值 １必须 １ 倍于极限值。 ６北方工业大学硕士学位论文３ ．速度限制 ． ３ ４参数 Ｉ１ 　　　　 决定电机 ｘ ｘ　 ６ 直线模式程序运行的最大允许速度。如果运行的程序是多 轴插补，且编程速度超过该值，那么则每个轴的最大速度将被强制不超过该值。它 不会影响运动轨迹，各轴按比例降至限制值以下。它对于线性混合的编程运动有效。但圆、Ｐ Ｔ运动、快速运动和主轴运动不会用到这个限制。 Ｖ１ ６的单位为脉冲 毫秒。开发者根据需要，将机械部件的安全移动速度折算到 　　　　 ｘ １ ／ 电机轴，并换算为脉冲／ 毫秒。一般情况下，为了使各轴达到最快的速度响应，将电 机允许的最高转速换算为脉冲／ 毫秒，并设置为该轴的速度限制。另外，电机编码器 的位数也对该值的计算产生影响，以 Ｘ轴为例，电机型号为 Ｓ ＭＧ － Ａ Ａ １ Ｇ Ｈ　４ Ａ ４． ０ 小功率中惯量电机，其最高转速为 ３０ｒ ｉ，使用 １ ００ｍｎ ／ ３位编码器，闭环每转脉冲数为８ ２ １ ，则１ ６ 计算公式为： ９ １ 的 １川６ Ｓ ｅ Ｍｘ ｎ ｐ 　　　　 － ａ Ｃｔ　 ＝ｐ ｄ　 ＇　 ｒ ｅ ＿　６ ＂００ ０ １０其中， ｐ ｄ　 ：电 撮 高 Ｓｅ ｍｘ 习 转速 ｅ ａ Ｃｔ　 电 编 器每 脉 数 （ｏｎ ｐ ｒ ｎ） ｎ ｐ 机 码 转 冲 Ｃｕｓ　 ｕｄ ｒ ： ｔ ｅｏ ｒ　３ ．加速度限制 ．５ ３ ＰＡ 　　　　 Ｍ Ｃ对每一台电机都有两个可编程的加速度限制，一个是 １１ 它决定点动和 ｘ９ 回零最大允许加速度；另一个是 １１，它给线性和棍合编程运动的最大允许加速 ｘ７ 度。如果一台电机要求的加速度超过了给该电机的设置，加速度将会变缓，以便加 速度限制不会被超过。在一个编程多轴混合运动中，坐标系中所有的轴都按比例变 缓，运动轨迹不会发生变化。１ ７和 １ ９的单位均为脉冲／ 　　　　 １ ｘ １ ｘ 平方毫秒。开发者根据需要， 将机械部件的安全 移动加速度折算到电 机轴，并换算为脉冲 平方毫秒。一般情况下，以 ／ 设置值使机械部件不产生严重的启动和停止突跳为准。３ 抗干扰措施 ． ４３ ．布线 ．１ ４布线中，将交流电缆和直流电缆分两侧布设，避免交流电缆在直流电缆上感生 　　　　 交流干扰分量。其中，编码器反馈 电缆和控制信号 电缆极易受到电磁干扰。布线时，将交流 电缆和直流电缆共 同铺设在电气柜一侧 ，并将直流电缆使用 同轴屏蔽北方工业大学硕十学位论文线；控制与反馈信号电缆铺设在另一侧，并在最大程度上避免两种类型电缆的空间 位置交叠。 Ｍ Ｃ与接口板使用 ｌｏ 扁平电缆连接，这种电缆无屏蔽网防护，故尽 ＰＡ ｏｐ量缩短其长度并避开其它线路 ．３ ．屏蔽技术 ．２ ４ 屏蔽是抑制电磁干扰最好的对策之一，它能有效保证通道的正常运行，少受或 　　　　不受外界的各种电 磁干扰冈。 电平较低的控制信号电缆和反馈信号电缆，极易侵入电磁干扰，必须使用屏蔽 　　　　 电缆。屏蔽电缆是在信号线和护套之间加装金属屏蔽网的电缆，使用时，将金属屏 蔽网接地，就能将外部电磁干扰隔在信号线外而不侵入信号系统。例如，电机编码 器反馈线应使用双绞屏蔽电缆，双纹的电线必须接入差动信号 （ 例如 Ｃ Ａ与 Ｃ Ａ Ｈ ＨＩ双绞 ），且屏蔽网双端接地。。在使用屏蔽电缆时，电线剥开外露的部分越少越好，尽量避免干扰信号从电线 　　　　剥开部分窜入。３ ．接地技术 ． ４ ３这里的接地是指控制系统接地。工作地指系统工作时公共的电位参考点。 　　　　 信号回路接地 通常情况下，信号回路地和外壳地不相连，形成 “ 　　　　 悬浮地”。为了减少信号回路的电磁千扰，多采用双绞线或同轴电 缆，如电机的控制信号和编码器反馈信号。 计算机系统接地 含工作地、功率地、机壳地 ３ 　　　　 种。其中工作地泛指控制系统的小信号回路、控制回路、数字逻辑回路、低压直流电源等接地、功率地 （ 噪声地） 指系统的执行电路接地 （ 如继电器、接触器、驱动电路接地）。机壳地，指设备外 壳（ 包括控制柜壳体、工控机壳体等）接地。为了减少系统干扰，３种接地尽量分开接地。３ ．光电 ． ４ ４ 隔离光电隔离 简称光隔），又称光电藕合，是指两个电路之间通过光电隔离器件 　　　　 （连接起来，使之在电 气上是两个独立的电路［，它可以很好的实现电的隔离． ３ ２ ］ 光电祸合的主要优点是能有效地抑制各种噪声干扰，具有较强的抗干扰能力．一 ６－ ２北方工业大学硕十学位论文在长距离传输过程中，采用光电藕合器，可以将运动控制卡的内部电路与伺服 　　　　驱动器的输入、输出电路离开，切断电路之间的联系，能有效地防止千扰从处部进行到运动控制卡。避免对运动控制卡造成损坏，所以，选择了带有光电隔离的转接板 Ａ Ｃ ８ 。其输入端的光隔原理见图 ３２ Ｃ －Ｓ －ｅ图３ 光电隔离原理图 ２３ 本章小结 ． ５介绍了系统硬件的安装和参数设置，包括：数控系统的核心部件Ｐ Ａ 的Ｉ 　　　　 Ｍ Ｃ 变量 的设置：伺服驱动器的设置，本章内容是系统运行必须的准备工作。 本章还重点介绍了保证系统安全采取的措施。这些措施包括：使用Ｐ Ａ 　　　　 Ｍ Ｃ自带 的安全措施和设置保证系统安全；使用屏蔽、接地、光电隔离等措施，以保证系统安全。北方 「 业大学硕士学位论文４ 控制系统的理论研究４ 全闭 ． 环控制理论基础 １闭环控制系统又称为反馈控制系统，它构成了现代控制系统的主体，目前，数 　　　　 控系统中应用较多的是以交流伺服电机为驱动装置，以光电编码器为检测元件的半闭环位置控制系统。这种系统在技术上比较成熟，现场安装调试较为简单，但其控 制精度难以 进一步提高，不能满足现代数控系统向高速高精度发展的要求〔｝ ｚ｝ 　 ；｝ 为了 　　　　 满足系统对精度的要求，本文提出了双闭环控制系统，其基本组成如图４１ － 所示。 光电编码器返回的信号 进入驱动器构成速度环。在此基础上，引入直接检测 运动部件最终位移的数字式测量环节，以充分获取和利用系统信息，将信息反馈到 运动控制卡。该系统中，位置反馈采用光栅检测元件对被控对象进行检测，这样可 以消除从电机到被控单元之间整个机械传动链中的传动误差，得到较高的定位精度，保证系统可靠稳定工作。工作台 光栅尺巍指令 位置比Ａ 交雏 度控ｔ ｉ ｆ鬓 电路 ＿电 　　 ， 路伺服 电机丝杆 螺母 速度反馈 位置反馈 图４１ 环 系 － 全闭 控制 统的组成控制系统需要分析的问题有： 　　　　１ 稳定性― 表征着一个系统能够恢复其平衡态的能力特性，保证控制系统能够正 ） 常工作的先决条件。不稳定的系统是无法使用的，系统激烈而持久的振荡会导致功 率元件过载，甚至使设备损坏而发生故障，这是绝对不允许的。 ２ 准确性― 表征系统稳态运动与目 ） 标平衡态的误差特性。 通常希望系统的瞬态过 程即要快又要平稳。北方工业大学硕十学位论文３ 快速性― 表征系统瞬态运动趋于平衡态的速度特性。它是衡量系统稳态精度的 ）重要指标。上述 “ 　　　　 稳、准、快” 三项要求，总体上代表了系统工作性能的好坏，是对系统动态特性的基本要求「，其性能指标是进行系统分析和设计的重要依据。 Ｙ ｎ４ 经典Ｐ ． ２ ｍ控制Ｐ 　　　　 Ｉ Ｄ控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、 鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于过程控制和运动控制中，尤其适用于可建立数学模型的控制系统（。经典Ｐ： ａ ｌ Ｄ 控制结构如图４ ） 一所示。 Ｐ 　　　　 Ｉ Ｄ控制算法是一种技术成熟、应用广泛的控制方法。控制器的输出ｕ　 （ ｔ ）与输入 ｅ（）之间的关系是： ｔＵ） Ｋ （ｔ （ ＝ ，　 ｔ ｅ） （?ｅ 会ｔ ０＋ ｊ （ ） ｄ ｔ　微分时间 常数。Ｅｓ （）（ ） ４１其中， ｐ 一 例系数； ｔ 积分时间 Ｋ－ 比 Ｔ－ 常数； ｐ Ｔ０Ｆ １ 雾 　　　 － －　ｌ 口 ｉ Ｓ ｝９　 Ｕ （ ｓ ） 彝 一 Ｅ＿　 崛 嘴 ＃ －　图４ ＰＥ ２　 ） Ｉ 控制系统原理框图简单说来，ＰＩ 　　　　 Ｉ 控制器各校正环节的作用如下： ）１ 、比例 （ ） Ｐ 控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关 　　　　 系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 ２ 、积分 （）控制 Ｉ在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。为了消除稳 　　　　 态误差，在控制器中必须引入 “ 积分项”。积分项对误差的影响取决于时间的积 分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间北方工业大学硕十学位论文的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因 此，比例＋ 积分 （Ｉ 控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 Ｐ） ３ 、微分 （ ） Ｄ 控制 反映偏差信号的变化趋势 （ 　　　　 变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系 统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。 由于自 　　　　 动控制系统被控对象的千差万别， Ｉ 的参数也必须随之变化，以满足 Ｐ Ｄ系统的性能要求，这就给使用者带来相当的麻烦。 在工程实践中，为了提高系统的性能，系统中各环节均有调节器，电流环与速 　　　　度环经常采用 Ｐ 调节器，位置环采用 Ｐ调节器。调节器的优劣直接关系到整个伺服 Ｉ 驱动系统的稳定性、准确性和快速性。对于多环结构的控制系统，其调节器参数整定的过程如下：从内环开始，先设计好内环的调节器，然后把内环的整体当作外环中的一个环节，去设计外环的调节器，直到所有控制环的调节器都设计好为止。４系 ． 统建模 ３在本控制系统中，位置环为外环，速度环为内环，而速度环中还包含电流环。 　　　　 这样的结构可以使伺服系统获得较好的动态跟随性能和抗干扰性能〔Ｍ Ｂ ．其中，电 Ｕ 流环的作用是改造内环控制对象的传递函数，提高系统的快速性， 及时抑制电流环 内部的干扰，限制最大电流，使系统有足够大的加速扭矩，并保障系统能够安全运 行；速度环的作用是增强系统的抗负载扰动能力，抑制速度的波动；位置环的作用 是保证系统稳态精度和动态跟踪性能，使整个伺服系统能够以稳定、高性能的运行。图４３ － 所示为系统的动态结构图。位 ｔ 抽 入 蚕 冲 飞侧暴淤崛，戮 篡图４ 系统动态结构图 ３北方工业大学硕七学位论文由于电机的驱动装置 （ 　　　　 功放电路）必须与电机的结构参数相匹配，电流环一般由厂家确定，不允许自己定义，用户无法修改。所以，本文只对速度环和位置环建立仿真模型，并进行分析。电机和控制参数有： 　　　　额定功率：Ｐ ０ Ｗ，额定扭矩：Ｍｅ１７　 　　　　 ｅ　Ｋ Ａ ． Ｎ ２ ｍ，额定电流：１ ２ Ａ ｅ ． ，额定转 ＝ ８　速： ， ０ ｒ ， 矩 数： ，．８　／， 转 量：ｅ ．３　 ｇ２ 传 ｎ ３ ０　 扭 常 Ｋ ４ Ｎ Ａ 旋 惯 ＪＯ７Ｘ　 ｍ， ＝０ ｐ ｍ ０ －９ ｒ ｎ ＝１ １ 丫ｋ动比：ｉ１ ＝． ５机械时间常数：Ｔ＝． ｍ ，电气时间常数：Ｔ＝． ｍ ，电枢绕组电 Ｌ０ ５　 ２ ｓ ．５ ｓ ４　阻：Ｒ ５ １。，扭矩常数：Ｋ ０ ９Ｎ ／ ，电流反馈系统：Ｋ＝． ａ　 ． ６ ， ． ８ ｍＡ ＝４ ａ０ ，逆变器延 ５ 时： ｓ３　Ｆ， Ｔ－Ｘ　ｓ 逆变器放大倍数：Ｋ＝６ １４ ０ ｓ１，电流环滤波延时： ｉ１　 一， Ｔ Ｘ　 速度反 ＝ １ 。 馈延时： ｖ１ Ｘ　３ Ｔ＝． １ ｓ － ４ ０ ，速度反馈系数为： ｉ ． ２　 － Ｋ＝ ０ ａ ００ ４ ．电 环分析 ．１ 流 ３ 电流环是全闭环控制系统构成的根本，其动态响应特性直接影响整个系统的动 　　　　态性能。电流环控制对象包括：Ｐ ＷＭ 逆变器、电机电枢回路和滤波电路。按照小惯性环节的处理方法，忽略电子电路延时，仅考虑主电路逆变器延时， ＷＭ 逆变 Ｐ器看成是时间常数Ｔ（￥　 ，　 ｇ　 １ｆ ｆ Ｔ ／ 为逆变器工作频率 的 阶小 性环节［３ ］ ２ ）一 惯 ３２ ）３　 １　 ［［ Ｍ电机电 　　　　 枢回路有电阻 ％１４ 为一阶惯性环节。但是电机存在反电势，虽然它的 变化没有电流变化快，但对电流环的调节有影响。低速时，由于电动势的变化与电 机转速成正比。相对电流环来说，反电电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬 变过程中，可以认为反电动势基本不变。这样，在按动态性能设计电流环时、可以暂不考虑它的动态影响，即忽略电 动势对于电流环的动态响应‘［，得到电流环的 ３ｘ Ｕ　 ５ ３近似结构框图如图 ４ 一所示。图４ － ４忽略反电 动势的电 流环动态结构图利用结构图的等效变换方法，把滤波和反馈滤波的两个环节都等效地移到环内，则电 流环的控制对象即为两个一阶惯性环节的串 联。由 Ｔ 和 Ｔ都比 Ｔ 小， 于 ８ ｉ ａ北方工业大学硕士学位论文可以当作小惯性群近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为：Ｔｆ Ｂ ； ＥＴ＋ ，则电流 Ｔ环的控制对象为：Ｇ（ ；） ｓ Ｋ ， （ ＋　 ＋１ 兀ｓ　 （ Ｉ几ｓ ） ）（－） ４２Ｋ 式中：Ｋ ＝ － 工 ，Ｋ ．―－一 ． 　　Ｒ电机电磁时间常数；－ 等 一书 效小惯性环节时间常数， ； 流滤波时间 Ｔ为电 常数。 从稳态上要求电流无静差，从动态上系统不允许有太大的超调。为此，电流环 　　　　 应以跟随性能为主，即应为典型 Ｉ型系统，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 Ｉ 型系统，电流调节器 Ｇ 应为 Ｐ 控制。 ： ＩＧ）Ｋ 卫 ，＝， （ 里 ｓ式中：Ｋ ― 为电流调节器的放大倍数 ，（ ） ４３一 为调节器的积分时间常数 为了 　　　　 抵消大惯性环节对系统的延迟作用， 提高电流环的响应速度， 取调节器时间常数等于电机电气时间常数，即 ， Ｔ，那么电 取 ｆ　 ａ 流环开环传递函数为：Ｋ １ ＝ Ｋ ， ． ｓ ， （ ＝Ｋ ，　 Ｇ　）　 ，　　 ｒ Ｔ ＋）　（ ｓ １ 　　 （ ｓ １ ｓ Ｅ ＋） ，　 Ｅ 　 Ｔ 　ｓｒ 　　 ，（ ） ４４Ｋ 式 ： ， Ｋ ， 电 环 开 放 倍 。 经 正 的 流 如 ４所 ， 中 Ｋ二 ， 为 流 的 环 大 数 则 校 后 电 环 图 ５ 示图牛 ５电流环框图则电流环闭环传递函数为： Ｇ （） ｍ　 ｓＫ ，几ｓ＋ ＋ ２　 凡 ｓ任５ ）－ ３－ ３北方 「 业大学硕士学位论文与二阶系统标准的闭 　　　　 环传递函数进行比较可得出电流环自 然频率。 和阻尼比叭 １分别为：． 行 －＝ １ｌ 　　　　 Ｋ，ＶＥ 　　　　 Ｌ（ ） ４６ （－ ４乃么＝ ２； ｍＴ Ｅ根据工程上常用的整定方法，希望二阶系统工作在 ｝　４０ 　　　　 ＝． ． ０ －８的欠阻尼状态，因为在这样的状态下的过滤过程振荡特性适度、持续时间较短〔．故可选择 ‘ 周户 ．７ ０ ０ ，于是可求得到电流环调节器及反馈滤波环节的传递函数，得到电流环的传 ７递 函数 。３ ４ Ｋ ＝ 匕＝８ ； ２， Ｔ则电流环调节器比例系数为：ｒ 竺＝ ４ Ｋ 二Ｒ ； １５ ， ｏ　 ． ＫＫ ．，既而得到电流环的闭环传递函数为： Ｇ，　 ，ｓ （ ）３４ ８０ ０３＇　 ＋３４ ． １ｓ ＋ ０ ｓ ８４ ．速度环分析 ．２ ３速度环的控制性能是伺服系统整体性能指标的一个重要组成部分。从广义上 　　　　 讲，速度伺服控制应具有高精度、快响应的特性。由于电流环是速度调节中的一个 环节，而速度环的截止频率较低，故电流环可降阶为一个惯性环节，由此可实现速 度环的简化。降阶后的电流环闭环传递函数为：Ｇ（＝ ．　 ，ｓ ） 几 ＋ｌ ｓ１ 　　　　　　　　 ００ ｓ　１ 　　 ３ ＋　 ．０二 一 二上 ：一。 式“ 中 资由于速度反馈中存在电机高频杂波信号，为了不使它影响到调节器的输入，在 　　　　反馈通道上加低通滤波环节〔， 川 但是滤波环节也延迟了 反馈信号的 作用。为了平衡滤波环节延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，使给定北方工业大学硕士学位论文信号和反馈信号经过相同的延时后能够在时间上得到恰当的配合，从而给设计上带来方便ＷＷ， 动态结构如图４ 所示。 ）　其 ｅ ｔ － ６Ｊ Ｉ ｓ图４ ６速度环动态结 构图与电流环一样，把给定滤波和反馈滤波环节移到环内，则图 ４６经简化后如图 　　　　 －４７ － 所示。粼 呸酬合 Ｉ　 日宝孙目　　　　　　　 　　 Ｅ Ｌ　 ， 汰 Ｊ ｓ图４ ７简化后的 速度环动态结构 框图速度环的调节器为 Ｐ 调节器，传递函数为： ＩｖＺ　 ＝ ｌｌ　 ｓ， ， 凡 （ｓ １ 、 ｚ ＋） ｝丁 　　　　　　　　　　　　　　 ｓ叫 咧式中：Ｋ． 一为速度增益 ， 一 Ｔｅ叫 为积分时间常数 ｖ ｅ 根据图４ ，可以得出速度环的开环传递函数为： ７ＫＫ ，ｆ Ｇ（ Ｋｚ 二（ｂ＋１Ｔ　１ ＿　 ，　Ｊ Ｔｓ ） ｓ ） ｓ 气ｓ ｓ （ ＋ ） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一 ： 竺 式中： ｝ 速度环滤波器时间常数 Ｔ一 　　　　　　 Ｋ－ 速度检测环节放大系数 ｆ一 ５? ３北方工 业大学硕士学位论文按小惯性环节处理， 毛和Ｔ 可合并为时间常数为介 的 ｂ 惯性环节。 其中可得速度环开环传递函数为：Ｇ（＝ ＿ｓ Ｋ ）ｒ ＋ ＫＫＫ ， ｌ　 ，ｆ ｓ ，ｒ 　Ｊ（ ＋） ， ｓ ｓ　 几ｓ １件 １） １ｒ ＋ ， ｌ ｓ 　　　　　　 ＝Ｋ Ｚｓ（ ＋） ２ 耳ｓ １， 式 ： Ｚ ＫＫ ＫＫ　 速度环可以按典型的 ｎ型系统来设计。定义变量 ｈ为频 中 Ｋ ＝ ，ｂ　ｆＪ． 　　　　 ｒ宽， 按跟随 和抗扰性能 都较好的 原则， ＝＂，则 取ｈ５０ 有： ）ｒ＝　 ＝　２ ，　几 ０ ｓ ｈ ． ０Ｋ２ ＝ Ｋ ＝ｈ＋ ｌ件 １） ２住 １） ３２２２ ｈＴ７０ ５０Ｋ２ｒ Ｊ｝ＫＫＫ ，，ｆ３ ．４ ５４件 １） ４４ ．位置环分析 ．３ ３设计控制系统的位置环，可将速度环简化为位置环的一个环节。由式 （－１ 　　　　 ４１）与式 （ ２ ４１）可得速度环的闭环传递函数为Ｇ＿＝Ｋ（ｓ １ ２ｒ ＋ ）１０ ５ ｓ＋ ７ ０ ５０耳 ＇　＋ ２ ＋ Ｚ ｓ＋２　ｒ Ｋ） ｓ Ｋｓ件 １） ５０ ０ｓ ＋　＋ ５ｓ ７０ ． ４３ ｓ １０ ＋ ５０ ０ ２　 则位置控制系统动态结构如图今 所示。 ８ＡＰＲＧ） ｝ （ ｓ －图今 位置环动态结构图 ８北方 Ｌ 业大学硕十学位论文这是一个高阶动态调节系统，分析比较复杂，须对其进行降阶或等效处理。考 　　　　虑到系统速度响应远比位置响应快，即位置环截止频率远小于速度环各时间常数的倒数，在分析系 统时， 将速度环近似等效成一阶惯性环节［［［ ［ ４４ ４ ２３ １ ］１ １Ｇ （） ＿　 ｓ上式可近似为：ｓ＋５ ００ ０ｓ ＋ ＋ ０ ． ７ ２　 ５ ０ ｓ（－ ） ４１ ６Ｇ （ ００ ８ ＋　 ＿　 ．０ ｓ　 ｓ ） １１２ ．５（－ ４１ 乃为了稳态运行的位置偏差，实现高速、高精度控制，在实际应用中通常将伺服 系统位置控制器设计为比例调节器。则如图４８ － 所示，位置环闭环传递函数为：０８ Ｋ ．３Ｇ ｏ　 ｒ（ ｓ ）０ ０ｓ＋ ＋ ． Ｋ ．８ ｓ ０３， ０ ２　 ８件 １） ８至此，全闭环控制系统的理论设计己 经完成，但还需实际的调试和修正。４ 系统仿真及结果 ． ４计算机技术的飞速发展，使得仿真技术的应用领域不断扩大。建模与仿真己成 　　　　为分析、设计和研究复杂机电系统的一种基本的理论方法和重要的技术手段。通过 对动态系统进行仿真和分析，可以减少系统反复修改的时间Ｊ达到实现高效开发系统的目的。控制器参数是实际运行中进行调试的基础，而不是最后的确定值。由于电流环 　　　　 是电 机的电磁驱动环节，其控制参数与电机的结构参数相匹配，由电机的功放电路参数确定，故在此对电流环调节器的控制参数变化不作讨论。在 　　　　 控制器设计中， 所要确定的 制参数主要有位置 例增益 Ｋ、 控 环比 ｐ 速度环比 例 增益Ｋ 以 ｝ 及积分时 间常数Ｔ。 ｖ 结合前面设计出的 控制器参数， 根据图４ 、 － － 式４ ０ ７ １以及图４ 、式 ４１，在 Ｍａａ － ８ － ６ ｔｂ中建立模型，并通过 Ｓ ｕｎ 仿真［［［来研究控 ｌ ｉ ｌｋ ｍｉ ４４４ ４５５ ］］］制器中主要控制参数变化对系统性能影响。北方一业大学硕士学位论文 ｆｈ．　 ｝－　 ：－　 ．　 　　 ｙ　 ｒ９ ｅ． １　 Ｉ　 　　 ＿－ ｉＩ ＱＦ －Ｃ 　　 －　 －． － － ｆ　 ＂ 　　 ．　 － ５ ０ 　 ０ 　 ＞ ＂ Ｊ ｝ Ｉ ｙ 　｝ １ 丫 ０ 玫： ４ ５，一 一 ｝ ！ ，２节 一一 今澡脸 ！ 州； 净 １；；；！！ 附 愧／ ｌ ［， 一 一 一一 ｝！ 矛 岁 琴 哪一 一 一 扬黔一 ’ 一巍礁赢赢赫赢 ／ ｒ图４ ９不同Ｋ 系 Ｐ 统响应比 较图如图 ４９可知 位置 　　　　 － 环比 增益 统 性能 影 较 Ｋ 越大， 系 例 对系 动态 的 响 大。 ｖ 位置 统 的上升时间越小 响应速度越快，但较大的位置增益会使系统产生较大的超调， 容易造成系统的不稳定，这是系统所不允许出现的。图４１Ｋ 对系统动态性能的影响 ０　 ｖ一 ８－ ３Ｉ方 「 Ｌ 业大学硕士学位论文翔 翻 ．口目．曰 ． ． ． ．． ￣ ．， 抽一 了 － 一 ／ ｊ 一Ｔ｝ 　　 ｖ０一犷薪 下一 飞 布二 一 ＼契！ 一 一 一｝Ｔ一． ！ ｝ ＝Ｔ！ ｉｗ ０ １下 ！一 一 甲 一 ＿一 甲 一一 ｝ 一 ’一 一 了一一 ｛｛一一．， 一 ’ ’一 ‘图４１：对系统动 １、 态性能的 影响图４１ 　　　　 － ０是速度环增益 Ｋ 对系统动态性能的影响曲线。从图上可以看出，Ｋ ｖ ｖ的 影响也比较明显。它与位置环增益所不同的是，它不但可以使位置响应更平稳，还 能使响应的上升时间变化不大，这说明该控制参数对系统动态性能的影响是正面 的。因此，实际系统的调试中，可以使其取较大值。图 ４１ 为速度环积分时间常数 Ｔ 对系统动态性能的影响。Ｔ 对系统的动态性 　　　　 １ ， ，能有一定的影响， 但不如 Ｋ ．　 的影响明显． ｐＫ ｖ 随着 ； 增大，系统阶跃响应上升时 ，间变短。４ 本章小 ． ５ 结位置伺服系统包括三个闭环，对其进行实验的过程中遵从由内而外的原则：首 　　　　 先是电流环，然后是速度环，最后是位置环。本文主要对速度环和位置进行了分 析。从实际运行结果可以看出，实际系统的运行性能基本上符合了预期的目标。为 后续进一步的理论研究以及提高系统的控制精度奠定了 基础。一 ９－ ３北方 〔 业大学硕士学位论文５ 定位精度测量与误差补偿的实现 ５定 ． 位精度 １ 标准定位精度检测主要包括以下几项：定位精度、重复定位精度和反向间隙的检 　　　　 测．定们精度的检测常用两套标准，代数定义法与数理统计定义法。目前，我国普遍采用数理统计定义法实施评定。 按其数据处理方法不同分为两个体系：一种是日本 Ｊ 　　　　 Ｉ Ｓ的代数极差法，一种是 以国际标准 Ｉ ２０ Ｓ ３－ ０ ２为代表的数理统计法。以国际标准为代表的定位精度评定体系 从数理统计和概率论的前提出发，认为向一条数控轴上选定的若干个目 标位置多次 定位所测得的误差按正态曲线分布〔，用士 ４ ７ １ ３倍 （ 记为士 Ｓ ３ ）的离散值代表对目 标位置 进行无数次定 位可能产生的误差，置信度为 ９． ９ ＇。本工作台定位精度评 ９ ３％＂ ７ ＇价标准选用的是数理统计法。５定 ． 位精度的 指标 ２ 评定定位精度的高低用定位误差的大小来衡量。我国普遍采用数理统计检验方法来 　　　　 求得定位误差，它包括系统性误差和随机性误差两类。对于某一目 标位置，当移动 部件沿某一坐标轴从一个方向按给定指令移动时，其实际到达的位置与目标位置之 间总存在误差。重复定位次数越多，误差值越可能呈现出围绕某一平均值的两侧做正态分布〔。 平均值与目 ９ 该 ． 标值之间的 位置偏 差反映了 该移动部件系统存在的系统性误差。误差的离散带宽 （ 分散范围）反映了该系统的随机性误差。在误差呈正态 分布的情况下，离散带宽等于６ ０，。 为均方根误差，计算公式如下：。喀７ 一 （Ｚ １一ｌ 去式中， 于 重复定位测量次数（－ ） ５１ｘ 实测 ； － 误差值， 代表第ｉ ｉ 个测量 位置 （ １ ２ ３ ． ｉ ，　 ． ） ＝ ，　ｎ ．了 ― 实测误差的平均值，则定位误差定 位置偏差与离散度之和， 义为 并取其最大绝对值：Ｓ＝ｘ土３ 口即 偏＝ｘ 位 ”去， 置 ‘ｉ（ 一） ５
北方＿业大学硕士学位论文 Ｌ５ 测量结果分析 ． ５为了评定工作台的定位精度、重复定位精度以及反向差值等参数，本系统中借 　　　　助于高精度的激光干涉仪标定系统，主要进行了以下几种实验： 在无误差补偿的情 况下对系统半闭环控制方式进行测量分析、全闭控制方式下进行测量分析以及基于 ＰＡ Ｍ Ｃ的误差补偿后的测量分析。５ ．半闭环控制方式测量 ．１ ５半闭环控制方式的测量条件为：工作台总行程为 ３０ ｍ，每 ２ｍ 为一个测量 　　　　 ０ｍ ０ｍ位置点，共测量５ 测量环境：空气温度 ２． ｄｇ　 次。 ５ １　Ｃ ２ ｅ 、空气气压 ９２ ９ ｂｒ ９．ｍ ａ、 ７ 相对湿度 ４． ％ 材料温度 ２． ｄｇ　 ８４ ３ ５ ８　 Ｃ ２ ｅ ，膨胀系数 １． ｐｍｄ Ｃ １０　 ／ｇ　 ７ ｐ ｅ ｏ所测得 ５组数据及各测量位置点的平均定位误差、标准偏差、重复定位精度以 　　　　 及反向差值等数据如附录 Ａ 中所示。从表 ５ － ４中可以得出，工作台正反向定位精度分别为：Ａ＝ ａ 　　　　 ＋ 个 ｉ － 卜５７ｏ 个ｍｘ ３ 卜ｍ 氏个 ３ 氏个 又 ｎ 民个 ６４ｎ ．ｊ Ａ　 ａｘ ＋ 句 ｍ ［｝　， ５３ ＃ 　　　　 ｝　， 一 ｉｘ －Ｓ句＝　６ｎ ｝ ｍｘ，　Ｓ －　 ［ ３ ｎ ，　 ３ ８／ ．则工作台的定位精度Ａ为： 　　　　Ａ＝ ａ［ ＋ Ｓ 一 ｉ！一 Ｓ ＝　３ ｍ 　　　　，　 ， ｍｎ ， ３， ５． １ ｍｘ ３ ］ ［ ｘ ］　 ６ ８重复定位精度 Ｒ为： 　　　　Ｒ 民）ｍａ＝ ． ｌ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ＝（ ｘ ５ ６　 １ ＋　 ｍ 反向误差 ： 　　　　ＢＢ ｌ ｎｘ ２ ９　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ＝残｝ａ＝ ． ｕ　 ３ ｍ半闭环系统只是在电机轴上安装光电编码器的闭环，而不是工作台的线性位 　　　　 移。光电编码器既作为定位系统的速度反馈又作为位置反馈信号，从而系统能得到 较高的重复定位精度。但由于其反馈实现的控制精度只能局限在控制环路部分，对 控制环路之外的丝杠、螺母副所带来的螺距误差、回程间隙等引起的误差不能由环 路所较正，定位精度较差。半闭环控制方式定位精度曲线如图 ５ ，　 － ５ ３ ４所示。北方工业大学硕士学位论文表 ５ 半闭环控制方式的测量结果 － ４目标 移 定 动 位 方 值 １ 向】口 四半闭 环五次 往复侧量的实际误差值单向 单向 平均 标准 重复 　　　　　　　　　　　　　　 （ ｍ ｕ　 ） 定位 偏差 Ｘ十 Ｓ ｘ一 Ｓ 定位 ， ３， ， ３， 误差 Ｓ 　　 ｉ 精度４反向 误差ｉ Ｂ Ｉ 　　２３５Ｒ 　　 （ ） （ｍ （ｍ （． ｐｍ ，） ，） ｐ） （。 （ ） ， ） 卜ｍ ｘ 　　 ，０１ ．　 ００５ ．８０ ０ 区 －０．５ －０．９０ － ．８０ －０．５０ －１．２０ －０．７８ ０．２９ ０ １ ０ 曰 ＋０．２０ ＋ ．３０ ＋０．　 ＋０．２０ ＋０．４０ ＋０．２４ ０．１１ ２ ０ ７８ 口 －８．００ －７．４０ － ． ０ －７．９０ －７．５０ －７．７２ ０．２６ ３ ３ ２ ０ ３２ ３４ ３３ 厂一１ ．６０ 一１．７ 一１ ． ０ －１ ．９０ 一１ ． ０ 一１． ６ ０．４５ ４ ０ ０６ ０ ８ 口 －９．８０ －９．７０ －９．４０ 一Ｌ ．　 －９．８０ －９． ６ ０．４４ ４ ３ ３５ ３ ０ ３ 口 一１．５ 一１．９０ 一１３．４０ 一１ ． ０ 一１ ．５０ －１ ．７６ ０．４６ ６ ０ ２ ２ ０ １９ 口一１３．４０ 一１．６ 一１２．４０ 一１ ．４０ 一１． ０ 一１２．５４ ０．５５ ． ２ ０ ． ２． ０ 曰－２０．９０ － １ ８ －２１ ７０ －２１．９０ －２ ．５ －２１７６ ０．５７ ８ ０ ８ ９ ８ ８ ８ ０ ８ ８３ 口一１ ．７０ －１． ０ 一１ ．７０ 一１ ．７ －１．４０ 一１ ．５６ ０．１ ３８ 日－２３．３０ －２３．８０ －２４．３０ －２４．５０ －２３．５０ －２ ． ８ ０．５１ １０ ０ ９ ９ ６ ９９ 口一１ ． ０ 一１ ．８０ －２０．８０ －２１．００ －１ ．６０ －２０．２２ ０． ３ ９ ３４ ． 日－２ ． ０ －２３．５０ －２３ ００ －２３．２０ －２３．２０ －２３．２６ ０．１ １０ 口 － ３ ９ － ４ ４ － ４ ７ － ３ ９ － ３ ２ － ４ ０ ０ ５ ２ ２ ． ０ ２ ． ０ ２ ． ０ ２ ．０ ２ ． ０ ２ ． ２ ． ７ １ ０ ０ ２ 日－２７．８ － ８．２０ －２７．７０ －２８．　 －２８．２０ －２８．００ ０．２３ １０ ４ ０ ０ ４ ２ ０ ７ 口－２８．８０ － ８．５ －２８． ０ －２８．１ －２８．１ －２８． ４ ０．３３ ．０ ．４ ３． ０ 口－３１．２０ － １６ －３０．９０ －３１．４０ －３１ １ －３１２ ０．２７ １０ ６ ０ ２． 口－３０．１ －２９．７０ － ９ ７０ －２９．００ －２９．００ －２９．５０ ０．４８ ３ １ ０ 日－３３．６０ － ２．　 －３２．８０ －３２．６０ －３２．９０ －３２．８０ ０．５４ １０ ８ ３４ ３６ ３７ 口－３３．２０ －３． ０－３ ． ０ －３３．９０ －３２．６０ －３ ． ０ ０．５１０一．６ １６１７ ．７一０ ３ ．０－ ．　 ０ ６ ０１ ０ ．８ １５ ．５ ．０５ － ．４８５ －．４ － ．０ ６９－ ２ ０ － ４ ７１ ２ ７ １． １ １ ． ．０－ ． ３ － １１ ２ ６ ８５ １ ．９ ． ７ －２ ３ 一 ５ １ ２ ７ １ ． ９ １．３ ． ４一１ ． ０ 一 ４ １ ３ ２ ０９ １．８ ． ８－００ －．４，０１ － ．２－００ － ３４ ３４ ２ ． ４ ２ ． ８ ．４．７ 一 ７ ９ 一１ ． ４ １ １ １． ８ ９ １－ ．０ ０９－２３ － ５４ ３０ ２ ．４ ２ ．２ ．７ 一８ ３ － ２ １ ３８ １ ． ２ ２ ．　 ２ ．０ －２６ － ３８ １１ ２ ． ８ ２ ．４ ． ７－２ ３ －５７ ３４ ２ ． ０ ２ ．４ ． ３ － ７ ３ －８７ １４ ２ ．０ ２．０ ． １ １４ ．６１的 ．－ ７ ４ － ９ ４ １９ ２ ．５ ２ ． ３ ．７－ ０ ４ － ２０ １６ ３ ． ３ ３ ． ５ ．２ －８ ０ － ０９ ２９ ２ ．５ ３ ．５ ．１０１ ．４４－ ． ４ ０２－１１ －４４ ３２ ３ ．　 ３ ． ３ ． ６ ７ － １８ － ４ ９ ３ ０ ３ ．６ ３ ． ４ ．９ ．０ ０ ．９日３ ．６ ４ ． ２ ．６ － ９ ９ －９ ６ － ９ ０ － ８７ － ９ ０ － ９ ２ ０ ４ ３ ．０ ３． ０ ３ ． ０ ３ ．０ ３ ． ０ ３ ． ４ ． ９ － ７ ７ － ０ ７ ２ ９０２ －６９ －８７ １７ ．９ ３ ． ８ ３ ．０ ．３ －．０ １４２０ ０６ ８ 口－３７．９０ －３ ．３０ －３７．８０ －３７．６０ －３７． ０ －３７．８４「 」２０ ２３． ７ ４ ． １ ． ５ － ９ ２ － ９ ４ － ０ ５ － ９５ － ０ ６ － ９ ８ ０ ６ － ７ ８ － １ ８ ３ ９ ３ ． ０ ３ ． ０ ４ ． ０ ３ ．０ ４ ． ０ ３ ． ４ ． ６０ ８ － ７０ － ２ １ ５ １ ． ６ ３ ． ２ ４ ．８ ． ６， ＇Ｑ ２８ ９ ８ 口－３９．７０ －３ ．５０ －３ ．９０－４１．００ －３ ．９０ －３９．６０日２０ ４ ２０ ６－４ ０ 一 ． ０－ ４ ７ － ３ ７ － ３ ９ － ４ ０ ０ ３ － ２ ９ －５２ ２ ２ ４ ．０ 科 １ ４ ． ０ ４ ． ０ ４ ． ０ ４ ．８ ．８ ４ ． ５ ４ ． １ ．６０５ － ３７ － ６９ ３２ ．４ ４ ． ５ ４ ． ７ ． ２ ‘０ ７ ．６日 ０ ７ 口－４７． ０－４７．２０ －４７．５０ －４７．２０ －４７．９０ 一 ７．５ ．４ ．０ 口－５１．００ －５２．００ －５１．８０ －５１ ７ －５２．２０ －５１ ７ ２０ ８ １ ０ ． ．　 ０ 口－５１．６０ －５１ １ －５１．　 －５０．７０ －５０．５０ －５１ ００ 日－５５．００ －５６．３０ －５６．６０ －５６．８０ －５６．４０ －５６．２２ ３ ０ 口－ ６ ２ － ６ ７ － ６ ６ － ６ ２ － ６ ４ － ６ ４ ０ ５ ． ０ ５ ． ０ ５ ．０ ５ ． ０ ５ ． ０ ５ ． ２ ９４ ．０ 日－５８ ５ －５９．９０ －５９．５０ －５９．７０ －５９．４０ －５ ． ０３ ０ 曰－４５．３０ －４５．５０ －４６．１ －４５．３０ －４４．６０ －４５． ６－４ ４ － ４ ９ － ４ ２ － ４ ７ － ４ ２ － ４ ４ ０ ３ － ３ ５ － ５ ４ １８ ４ ．０ ４ ． ０ ４ ． ０ ４ ． ０ ４ ． ０ ４ ． ８ ． １ ４ ．５ ４ ． １ ． ７０ ３ － ６ ５ － ８ ４ １８ ． １ ４ ． ８ ４ ．２ ． ５ ０ ４ －０ ３ － ３ １ ２ ７ ．６ ５．７ ５ ． １ ． ４４ ．３ ５．７ ．５ ０４ ．２ －９ ７ －２２ ２５ ０７ ． １ －４０ －８３ ４２ ５．９ ５．５ ．５ ５ ． ４ ５ ．０ ． ７ ０ ２ － ５ ７ － ７ １ １３ ．３． ０４ －．５－．９ １２． ０９ －．５０ ５ － ７ ７ － １０ ３ ２ ．４ ５． ８ ６ ．２ ． ３４ ７北方工业大学硕十学位论文瓢熊 有Ｎ一一 ― － 一一 一― ― 门，， 切 菊 一事 色 祠 苍 切 书 书 书 动 ｝切冈绘所 钧数据 曲线 一线件沟 沥期绷 ＿ 「胡 日 卜军 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 标 谊Ｉ图５ － ３半闭 环控制方式正向 运行定位精度输 曲 线一 ｍ（兴 粤 翎 裂－ Ｔ ：－ ｏ ｒ－ ａ ０叨咖 经 所 右 衍据 曲咋ｒ 州 ｖｔ 沁２０ ０知目 （） ‘嗽 姗 Ｉ 　 ． １图５ ４半闭 环控制方式负向 运行定 位精度一 ８－ ４北方 工 业大学硕士学位论文５ ．全闭环控制方式测量 ．２ ５测量条件：工作台总行程为 ３０ ｍ，每 ４ ｍ 为一个测量位置点，共往复测量 ５ 　　　　 ０ｍ ｍ次。 环 空 温度 ２． ｄ Ｃ 空 气 ９６５ｂ 、 ｎ 度 ４．％ 材 测量 境： 气 ５８　 、 气 压 ９．ｍ ａ 相 ３ｅ ｇ　 １ ｒ Ｎ ７５ ２ 料 度 ２． ｄ Ｃ 膨 数 １７ｐ ／ｇ　 温 ５７　 ． 胀系 ２ ｅ ｇ　 １０　 ｄ Ｃ　 ． ｐ ｅ ｏ ｍ所测得 ５组数据及各测量位置点的标准偏差、重复定位精度等数据如附表 Ａ 所 　　　　 示。从表中可以得出 工作台正向定位精度为：Ａ　 ａｘ ＋ ，］ ｉｘ － ； １４ ｕ 　　　　个３ 个 ｍ ［个３ 勺二１５ｎ Ｔｍｘ； Ｓ － ｎ， Ｓ ＝　［ ．Ｅ Ａ　 ａｘ ＋ ｝ ｍｎ ，　 ｝＝２ｆ 　　　　｝３，　 ｉ！ － ，　１８ｎ ｝ ｍｘ；　 ］ ［｝ ３ ］ ．ｕ － ［ Ｓ 一 Ｓ工作台的定位精度 Ａ为： 　　　　Ａ ｍ ｘ ，　； ｍｎ ， ３， １．ｕ 　　　　 ＋ Ｓ 一 ｉｘ一 Ｓ ＝２ ， ＝ ａ［ ３ ］ ［ ｘ ］ ８ｎ重复定位精度Ｒ为： 　　　　Ｒ （ ｉ ｍ ｘ ２ １　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ＝　 ）　 ＝ ． Ｐ　 Ｒ ａ ４ ｍ反向误差 ： 　　　　ＢＢ Ｊ　 ｘ０ ８　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ＝Ｂ助ａ＝． ｕ　 ｉ ９ ｍ 全闭环控制系统由于在移动平台上安装了光栅尺，它把位移信号反馈到输入端，与 　　　　 输入信号进行比 较，实现对运动的 位置反馈控制。因而定位精度比较高，全闭环控制方 式定位精度曲线如图５ ，　 所示。 － ５ ５ － ６ｑ城 有峪飞 门 ‘ 沼　（拼－４　性 ｝　 介 　书币 芍－ 　　　　　　　　　　　　 ７ 水 　　　　　　　　　　　　 今 　　　　　　　　　　　　 一 　　　　　　　　　　 １ ０一】 　　　　　　　　　　 ］约０ 了敌刹 曲线 ｉ，图５ 全闭环控市 式下正向运行定位精度 － ５ Ｉ Ｍ一 ９－ ４北方 〔 业大学硕士学位论文共 罄 划 慰绘所 斤教据 曲线图５ 全闭环控制方式下负向运行定位精度 － ６在全闭 　　　　 环控制的系统中，工作台定位精度还存在着一定的系统性误差，如安装 引起的部分检测误差等。而系统性误差是可以采取相应措施降低或者消除的。针对 不同的系统，可以在机械设计制造的过程中 （ 如从结构设计和制造以及在安装上提 高系统精度）和在电气控制系统的控制中 （ 采用软件补偿的方法）来提高系统的定位精度等。５ ．补偿后系 ．３ ５ 统定位精度可以利用 Ｍ Ｃ的误差补偿功能，根据工作台全行程的误差特征曲线，建立一 　　　　Ｐ Ａ 个补偿表， 从而实现对工作台的误差补偿。工作台滚珠丝杠的导程为 ４ ｍ，在工作 ｍ台 ３０ ｍ 的全行程里，每 ４ ｍ 为一个目标位置点，利用激光干涉仪测量工作台的 ０ｍ ｍ各定位误差值，往复测量 ５次，所测得的误差值如附录 Ａ中所示。 把表附录Ａ中的 正、反向平均定位偏差利用公式 （－）与公式 （－ ）转换为脉冲量，并利用脉冲 ５ ９ ５１ ０量建立正向螺距补偿表及反向间隙补偿表，通过软件实现对工作台的双向实时补偿。其具体实现如下： 利用公式 ５ 将附录 Ａ中的正、反向 　　　　（－） ９ 平均定位误差转换为脉冲当量，如表 ５ －５ 所示。北方工业大学硕十学位论文表５ － ５正、 测量宜 单 脉冲量ｃ） 反向 位： ｔ ｓ日标定位值 恤０ ４＊ 参考点：定义为零２ ４８１ ２１ ６２ ０２ ８３ ２３ ６４ ０４ ４４ ８５ ２正向误差 ｃｓ ｔ０ － ６ ４一６ － ．０ － ．０ － ．６４ ．０ 碑 ２ －．６ －．６ － ．４ 一 ４ － ．２ － ． ６ ＇ ４．４ ５ ２４ ４ ６ ３９ ４ ２５ ２９ ２０ ８ ８ ２５ ５９４６ － ．０ － ．８ ２６负向 误差 ｃｓ １６ － ．４ ４．６ － ．８ － ．２ － ．４ ４ 一６ － ．４ －．０ － ．０－ ．２ －．４ ｔ ．０ ５０ ３ ２４ ４９ ５ ２ ９ ４８ ３８ ３０ ２９ ２６ 目 标定位值 丽５ ６ ６ ０ ６ ４ ６ ８７ ２ ７ ６ ８ ０８ ４８ ８９ ２９ ６１０ ０１４ ０１８ ０正向误差 ｃｓ － ．０ － ．８ － ．６ －．４ 一 ％ ｔ ８０ ３６ ５ １ ４ ８４．６一 ５ － ．０ 一 ３ 一 】 一 ０ － ．０ － ．６ － ．４ ７ ２ ６ ０ ７０ ２９ ２８ ２ ２８ － ．６ － ．８ ３ １ ３０飞， 负向 误差 ｃｓ 一 ．８ 件．２ －．６ 礴．８ － ．２ １ ．０Ｉ一．－ ｉ　－ 只 一 ３ － ．０ － ．２ － ．４ ｔ ６ ９ ４５ ８ ３７ １ － ２ １ ６ １８ ２９ ６８ 一１ － －－ｉ目 标定位值 ｆ ｍ１２ １１６ １１０ ２１４ ２１８ ２１ ２ １６ １ ０ ３ ３ ４１４ ４５ １８ １ ２ ４１６ ５１０ ６１４ ６正向误差 ｃｓ － ．６ － ．４ ｔ ２９ ５ ２一 ．２ 并 ．６ 一 １ － ．６４ 一８书 ．８ ４．２ － ．４ 一 ‘ 一３６ － ．８ － ．０ １７ ７ ２ ０ ５ ７２ ４书 ５４ ３８ ２ ９３ － ．４ － ．６ ５２ ３１负向误差 ｃｓ － ．６ 书．６ － ．０ － ．６ －．０ － ．４ － ．４ － ．６ －．６ 一 ．２ － ．６ － ．８ ｔ ３３ ９ ２４ ３３ ４２ ７ ６ ６ ０ ３３ ４３ ３ ２３ ５０ 目 标定位值 咖１８ ６ １２ ７ １６ ７ １０ ８ １４ ８１８ ８１２ ９１６ ９２０ ０２４ ０２８ ０２２ １２６ １正向误差 ｃｓ －．６ － ．４ －２５ 一，４ －００ ．２ － ３６ － ．０ －０４ － ．４ 一４４ ｔ ６３ ５４ １ ．２ ６ １ ．４一 ３ １ ．８ ６０ １ ．８４ ６ １．８－ １ － Ｉ － １ －００ ４４ ５　 ５　 负向误差 ｃｓ ４．８ － ．６ 一０２ －．８ 一 ２０ １一一 ６｝ １１　ｎ｝一． ２｝ １ ．０－ ． ８ －５５ ｔ ６ ６３ １ ．４ ６８ １ ．２ 一 ￣一 一－ ．２ 一２８ ７７ １．８ － ．４ 一２５ ８８ １ ．２目标定位值 咖２０ ２４ ２ ２２８ ２２２ ３２６ ２０ ３ ４２４ ４２８ ４２２ ５２６ ５２０ ６２４ ６２８ ６正向误差 ｃ ｓ 石２４ 一３６ 一 ６ －０８ －．０ － ．８一０３ － １ ８－６６ －２４ －９６ － ３．２ 一 １７ ｔ ！ ．４ ０ １ ．０ ７６ ９６ １ ．６ １ ． １ ．０ １ ．０