单轴电机运动控制实验 实 验 报 告 1 实验目的 理解运动控制系统加、减速控制的基本原理及其常见实现方式(T 曲线模式、S 曲线模 式),理解电子齿轮的相关概念和应用范围,掌握实现单轴运动各种运动模式的方法和设置 参数的含义。 2 基础知识 2.1 加减速控制 加、减速控制是运动控制系统插补器的重要组成部分,是运动控制系统开发的关键技术 之一。 常见的加、减速控制方式有直线加减速(T 曲线加减速)、三角函数加减速、指数加减 速、S 曲线加减速等。其中,在运动控制器中应用最广泛的为直线加减速和S 曲线加减速算法。 1、直线加减速(T 曲线加减速)算法 如图6-1 所示,当前指令进给速度V i+1 大于前一指令进给速度Vi 时,处于加速阶段。 瞬时速度计算如下:Vi+1=Vi+aT式中,a 为加速度;T 为插补周期。此时系统以新的瞬时速度V i+1 进行插补计算,得到该周期的进给量,对各坐标轴进行分配。这是一个迭代过程,该过程一直进行到Vi 为稳定速度为止 同理,处于减速阶段时:V i+1=Vi-aT。此时系统以新的瞬时速度进行插补计算,这个过 程一直进行到新的稳定速度为零为止。 这种算法的优点是算法简单,占用机时少,响应快,效率高。但其缺点也很明显,从 图1 中可以看出,在加减速阶段的起点A、C,终点B、D 处加速度有突变,运动存在柔性冲击。另外,速度的过渡不够平滑,运动精度低。因此,这种加减速方法一般用于起停、 进退刀等辅助运动中 2、S 曲线加减速算法 S 曲线加减速的称谓是由系统在加减速阶段的速度曲线形状呈 S 形而得来的,采用降速 与升速对称的曲线来实现升降速控制。 以下给出 S 曲线加减速的插补递推公式,在此处设插补周期为 T,则在第 i 个插补周期 结束时,位移为 加速度为: 速度为: 上述递推公式中 J 是分区适应的,即: 插补时只需判断当前插补周期所在区间,即可按插补迭代公式计算出与速度规划适应的 位移增量,从而实现其加减速。 S 型加减速在任何一点的加速度都是连续变化的,从而避免了柔性冲击,速度的平滑性 很好,运动精度高。但是算法较复杂,一般用于高速、高精度加工中。 3 实验设备 XY 平台一套 GT-400-SV 卡或 GT-400-SG 卡一块(由实验平台类型决定) PC 机一台 4 实验步骤 当采用步进平台进行下列实验时,应注意电机加速度和速度值不宜设置过大,否 则有可能由于步进电机启动频率过高,导致失步。 1. 检查实验平台...