数控机床实验报告

单轴电机运动控制-单轴电机运动控制单轴电机运动控制实验姓名：学号：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1.四轴运动开发平台XXX卡一块3.C机一台3.1S曲线模式运行实验1.打开运动控制平台实验软件，点击界面下方“单轴电机实验”按钮，进入单轴运动控制实验界面；2.在电机选择栏中，选择“1轴”为当前轴，电机控制模式设置为“模拟电压”，表示控制信号为模拟电压；3.在控制模式选项卡中点击“S曲线模式”，设置S曲线模式参数如下：加加速度0.0001ls/STA3加速度0.03ls/STA2速度10ls/ST目标位置60000ulse4.点击开启轴按钮，使电机伺服上电，确认参数设置无误后，点击运行按钮，此时观察到运动控制平台上电机开始运动；5.单轴运动停止后，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，曲线如下图（图1）所示。6.改变加加速度的参数值，设置参数如下：加速度0.03ls/STA2速度10ls/ST目标位置60000ulse7.开启轴，运行电机，界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线如下图（图2）8.改变加速度的参数值，设置参数如下：加加速度0.0001ls/STA3加速度0.2ls/STA2速度10ls/ST目标位置60000ulse9.开启轴，运行电机，界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线如下图（图3）图1S曲线模式（加加速度0.0001加速度0.03）图2S曲线模式（加加速度0.001加速度0.03）图3S曲线模式（加加速度0.0001加速度0.2）10.比较并分析不同参数设置对S曲线运动模式的影响。改变加加速度，比较图1与图2，速度-时间曲线中，当加加速度越大时，加速和减速的时间越短，加速度-时间曲线的峰值越大，速度突变越明显，越容易发生刚性冲击。改变加速度，比较图1与图3，其实看不到明显区别，分析原因为：加加速度与加速度的取值不合适，无法看出改变加速度对S曲线的影响。经理论分析发现：图3由于加加速度设置过小，加速度设置过大，还没达到设置得加速度值就得做减加速运动。所以改变加速度的值，理论上对S曲线的影响是改变匀加速或匀减速运动段的时间。3.2T曲线模式运行实验1.保持其他设置不变，在控制模式选项卡中点击“T曲线模式”，进入T曲线运动模式，设置T曲线模式的参数如下：加速度0.01ls/STA2速度8ls/ST目标位置60000ulse2.确认参数设置无误后，点击运行按钮，单轴开始以T曲线模式运动。3.单轴运动停止后，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，曲线如下图（图4）所示。4.改变加速度的值，运行电机，参数设置如下：加速度0.1ls/STA2速度8ls/ST目标位置60000ulse5.单轴运动停止后，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，曲线如下图（图5）所示。6.改变加速度的值，运行电机，参数设置如下：加速度0.1ls/STA2速度16ls/ST目标位置60000ulse7.单轴运动停止后，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，曲线如下图（图6）所示。图4T曲线模式（加速度0.01速度8）图5T曲线模式（加速度0.1速度8）图6T曲线模式（加速度0.1加速度16）8.比较并分析不同参数设置对T曲线运动模式的影响。改变加速度，比较图4与图5，速度-时间曲线中，当加速度越大时，到达所设速度的时间越短，速度突变越明显，越容易发生刚性冲击。改变速度，比较图5与图6，位移-时间曲线中，当速度越大时，到达目标位置的时间越短；速度-时间曲线中，当速度越大时，速度峰值越大，速度突变越大，刚性冲击越大。不论加速度和速度参数设置如何，T曲线的加速度-时间曲线中均出现突变，即T线存在柔性冲击。3.3速度模式运行实验1.在控制模式选项卡中点击“速度模式”，设置速度模式的参数如下：加速度0.02ls/STA2速度8ls/ST2.点击开启轴按钮，使电机伺服上电；确认参数设置无误后，点击运行按钮，电机开始转3.点击停止按钮，停止电机运动，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，曲线如下图（图7）所示。4.改变加速度的值，运行电机，参数设置如下：加速度0.2ls/STA2速度8ls/ST5.点击停止按钮后，停止电机运动，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，曲线如下图（图8）所示。6.改变加速度的值，运行电机，参数设置如下：加速度0.2ls/STA2速度16ls/ST7.点击停止按钮后，停止电机运动，观察界面左侧显示区中电机运行速度、加速度及位移曲线，曲线如下图（图9）所示。图8速度模式（加速度0.2速度8）图9速度模式（加速度0.2加速度16）8.比较并分析不同参数设置对T曲线运动模式的影响。改变加速度，比较图7与图8，速度-时间曲线中，当加速度越大时，到达所设速度的时间越短，速度突变越明显，越容易发生刚性冲击。改变速度，比较图8与图9，加速度-时间曲线中，当速度越大时，加速度突变越大，柔性冲击越大不论加速度和速度参数设置如何，速度模式曲线的加速度-时间曲线中均出现突变，即速度模式曲线存在柔性冲击。3.4电子齿轮模式运行实验1.在电机选择栏中，选择“1轴”为当前轴，此轴将自动设置为电子齿轮中的从动轴。2.在控制模式选项卡中点击“电子齿轮模式”，设置电子齿轮模式参数，参数设置完毕后点击“确定”，参数设置如下：主动轴号2轴电子齿轮比-13.在电机选择栏中，选择电子齿轮中设置的主动轴“2轴”为当前轴。4.在控制模式选项卡中电机“S曲线模式”，设置主动轴2轴的S曲线模式运动参数，参数加加速度0.0005ls/STA3加速度0.2ls/STA2速度5ls/ST目标位置30000ulse5.点击开启轴按钮，使伺服电机上电，确认参数设置无误后，点击运行按钮。6.观察并记录运动控制平台上各轴的运动。7.分别改变电子齿轮传动比和主动轴，重复以上步骤，观察并记录运动控制平台上各轴的8.记录的运动情况如下表（表1）所示。T曲线和S曲线加减速模式的特点和应用场合。答：T曲线特点是：匀加速直线运动匀减速直线运动，由于在匀加速进入匀的瞬间，加速度存在突变，在匀速到匀减速的瞬间也是，所以T曲线模式存在柔性冲击。因为速度的过渡不够平滑，运动精度低，所以T曲线模式的加减速方法一般用于起停、进退刀等辅助运动中。S曲线模式的特点是：加加速减加速加减速减减速，由于速度平滑变化，所以不存在柔性冲击。由于S曲线模式变化平滑，不存在柔性冲击，运动精度高，但是算法比较复杂，一般用于高速、高精度的加工中。速度控制模式的特点和应用场合。答：交流伺服电机有3种控制模式，包括：位置模式、速度模式和转矩模式，位置控制模式下需要使用上位机来进行上位运算及控制，运算量较大；速度和转矩模式下运算量较小，可以脱离上位机，只利用伺服驱动器来进行模拟量控制。所以，实现伺服电机的速度，一般采用速度控制模式。两轴电子齿轮运行模式与两轴插补运行的异同。答：两轴电子齿轮是速度比控制，而两轴插补运行是位置控制。