激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法技術方案

本發明專利技術涉及自動控制技術領域，具體地說是一種激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法。一種激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法，其特征在于：具體流程如下：第一步，在開環模式下測定伺服電機方向和編碼器方向是否一致，是則測定編碼器每轉脈沖數，否則檢測失敗并退出程序；第二步，在閉環模式下控制機床運動，測定編碼器每轉脈沖數；第三步，計算編碼器的最小控制分辨率；第四步，測定伺服電機最高轉速。同現有技術相比，整個過程由程序自動完成，高效便捷，減少人工參與，減少人為錯誤可能性，提高系統調試效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及自動控制
，具體地說是一種激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法。
技術介紹
激光切割機床中所用數控系統通過控制伺服電機來對運動進行控制，數控系統按照有無反饋環節分為開環控制和閉環控制兩種，閉環控制相比開環控制精度更高，實時性和抗干擾性更好，隨著激光加工行業對加工精度的要求越來越高，閉環控制的重要性越來越明顯。一般進行閉環控制時，伺服控制系統采用的是模擬信號控制模式，在該模式下，伺服驅動控制單元給伺服驅動器發送-10V~+10V的模擬電壓指令，伺服驅動器工作在速度控制模式下。進行閉環控制前需要先建立起伺服控制模型，以通過伺服系統的編碼器反饋得到伺服電機當前的位置、速度、甚至力矩等信息。建立起伺服控制模型需要得到的伺服控制模型參數為：電機和編碼器方向，電機編碼器每轉脈沖數，機械控制分辨率（指數控系統能識別的最小位移量），速度輸入指令增益（速度輸入指令增益指設定以額定轉速運行伺服電機所需速度指令的模擬量電壓電平）和電機最大轉速。目前，對于閉環數控系統控制模型的建立過程中，這些伺服參數都是依賴人工測量和計算后手動輸入的，采用這種方式進行系統調試效率較低，而且有計算輸入錯誤的可能性。
技術實現思路
本專利技術為克服現有技術的不足，提供一種通過程序自動測定伺服系統控制模型參數的方法，以支持數控系統對激光切割機床的閉環控制。為實現上述目的，設計一種激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法，其特征在于：具體流程如下：第一步，在開環模式下測定伺服電機方向和編碼器方向是否一致，是則測定編碼器每轉脈沖數，否則檢測失敗并退出程序；第二步，在閉環模式下控制機床運動，測定編碼器每轉脈沖數；第三步，計算編碼器的最小控制分辨率；第四步，測定伺服電機最高轉速。所述的測定伺服電機方向和編碼器方向的具體流程如下：（1）使用開環控制模式；（2）給伺服電機施加200mv速度的控制信號，并持續50ms，檢測信號結束時編碼器的輸出值，記為EncOffset1；（3）給伺服電機施加-200mv速度的控制信號，并持續50ms，檢測信號結束時編碼器的輸出值，記為EncOffset2；（4）判斷EncOffset1≥0或者EncOffset2≤0；是則檢測通過，可以進行接下來的步驟；否則檢測失敗，伺服電機方向與編碼器方向不一致，退出程序。所述的測定編碼器每轉脈沖數的具體流程如下：（1）使用閉環控制模式；（2）控制伺服電機正向運動；（3）檢測第一個Z相信號時，并記錄下編碼器輸出值EncZ1；（4）檢測第二個Z相信號時，并記錄下編碼器輸出值EncZ2；（5）控制伺服電機減速停止，并控制伺服電機反向運動；（6）檢測第三個Z相信號，并記錄下編碼器輸出值EncZ3；（7）檢測第四個Z相信號，并記錄下編碼器輸出值EncZ4；（8）控制伺服電機減速停止；（9）計算編碼器每轉脈沖數，由于伺服電機每轉一圈會輸出一個z相信號，所以同向運動時相鄰兩個z向信號之間的編碼器脈沖個數就是伺服電機轉一圈編碼器發出的脈沖數，所以編碼器每轉脈沖數為：。所述的編碼器的最小控制分辨率是指數控系統能識別的最小位移量，是理論上能達到的最高控制精度；編碼器反饋的最小單位信號為一個脈沖，所以一個脈沖所對應的機床運動距離就是數控系統的最小控制分辨率，測定最小控制分辨率的過程為：根據機械的傳動結構和機械參數計算得到電機每一轉對應的機械運動距離DisPRound并輸入程序，則最小控制分辨率。所述的測定伺服電機最高轉速的具體流程如下：（1）使用開環控制模式；（2）給伺服電機驅動控制單元的電壓信號從0V開始均勻增加到1V，直至穩定，讀取穩定時的編碼器反饋信號頻率為f1，則伺服電機在穩定1V電壓下的轉速為：RoutateSpeed1=f1/PulsePRound；（3）控制電機減速停止；（4）給伺服電機驅動控制單元的電壓信號從0V開始均勻減小到-1V，直至穩定，讀取穩定時編碼器反饋信號頻率為f2，則電機在穩定-1V電壓下的轉速為：RotateSpeed2=f2/PulsePRound；（5）伺服電機額定轉速為RatedSpeed，單位r/s，通過查閱伺服驅動器的參數得到，則速度輸入指令增益；（6）計算伺服電機的最高轉速，即為給伺服電機施加電壓為10V時的轉速，由于模擬信號控制模式下伺服電機轉速和驅動控制單元信號電壓成正比，所以電機最高轉速為：。所述的閉環數控系統的結構包括比較控制環節模塊、驅動控制單元、伺服電機、機床、編碼器，比較控制環節模塊的信號輸出端連接驅動控制單元的信號輸入端，驅動控制單元的信號輸出端連接伺服電機的信號輸入端，伺服電機的信號輸出端連接機床的信號輸入端，機床的信號輸出端連接編碼器的信號輸入端，編碼器的信號輸出端連接比較控制環節模塊的信號輸入端。本專利技術同現有技術相比，整個過程由程序自動完成，高效便捷，減少人工參與，減少人為錯誤可能性，提高系統調試效率。附圖說明圖1為閉環伺服系統結構圖。圖2為本專利技術程序流程圖。圖3為測定電機方向與編碼器方向流程圖。圖4為測定電機編碼器每轉脈沖數流程圖。圖5為測定電機最高轉速流程圖。具體實施方式下面根據附圖對本專利技術做進一步的說明。如圖1所示，閉環數控系統的結構包括比較控制環節模塊、驅動控制單元、伺服電機、機床、編碼器，比較控制環節模塊的信號輸出端連接驅動控制單元的信號輸入端，驅動控制單元的信號輸出端連接伺服電機的信號輸入端，伺服電機的信號輸出端連接機床的信號輸入端，機床的信號輸出端連接編碼器的信號輸入端，編碼器的信號輸出端連接比較控制環節模塊的信號輸入端。如圖2所示，具體流程如下：第一步，在開環模式下測定伺服電機方向和編碼器方向是否一致，是則測定編碼器每轉脈沖數，否則檢測失敗并退出程序；第二步，在閉環模式下控制機床運動，測定編碼器每轉脈沖數；第三步，計算編碼器的最小控制分辨率；第四步，測定伺服電機最高轉速。如圖3所示，測定伺服電機方向和編碼器方向的具體流程如下：（1）使用開環控制模式；（2）給伺服電機施加200mv速度的控制信號，并持續50ms，檢測信號結束時編碼器的輸出值，記為EncOffset1；（3）給伺服電機施加-200mv速度的控制信號，并持續50ms，檢測信號結束時編碼器的輸出值，記為EncOffset2；（4）判斷EncOf本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法，其特征在于：具體流程如下：第一步，在開環模式下測定伺服電機方向和編碼器方向是否一致，是則測定編碼器每轉脈沖數，否則檢測失敗并退出程序；第二步，在閉環模式下控制機床運動，測定編碼器每轉脈沖數；第三步，計算編碼器的最小控制分辨率；第四步，測定伺服電機最高轉速。

【技術特征摘要】
1.一種激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法，其特征在于：具體流
程如下：
第一步，在開環模式下測定伺服電機方向和編碼器方向是否一致，是則測定編碼器每
轉脈沖數，否則檢測失敗并退出程序；
第二步，在閉環模式下控制機床運動，測定編碼器每轉脈沖數；
第三步，計算編碼器的最小控制分辨率；
第四步，測定伺服電機最高轉速。
2.根據權利要求1所述的激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法，其
特征在于：所述的測定伺服電機方向和編碼器方向的具體流程如下：
（1）使用開環控制模式；
（2）給伺服電機施加200mv速度的控制信號，并持續50ms，檢測信號結束時編碼器的輸
出值，記為EncOffset1；
（3）給伺服電機施加-200mv速度的控制信號，并持續50ms，檢測信號結束時編碼器的輸
出值，記為EncOffset2；
（4）判斷EncOffset1≥0或者EncOffset2≤0；是則檢測通過，可以進行接下來的步
驟；否則檢測失敗，伺服電機方向與編碼器方向不一致，退出程序。
3.根據權利要求1所述的激光切割中閉環數控系統的控制模型參數自動檢測方法，其
特征在于：所述的測定編碼器每轉脈沖數的具體流程如下：
（1）使用閉環控制模式；
（2）控制伺服電機正向運動；
（3）檢測第一個Z相信號時，并記錄下編碼器輸出值EncZ1；
（4）檢測第二個Z相信號時，并記錄下編碼器輸出值EncZ2；
（5）控制伺服電機減速停止，并控制伺服電機反向運動；
（6）檢測第三個Z相信號，并記錄下編碼器輸出值EncZ3；
（7）檢測第四個Z相信號，并記錄下編碼器輸出值EncZ4；
（8）控制伺服電機減速停止；
（9）計算編碼器每轉脈沖數，由于伺服電機每轉一圈會輸出一個z相信號，所以同向運動時相
鄰兩個z向信號之間的編碼器脈沖個數就是伺服電機轉一圈編碼器發出的脈沖數，所以編碼器
每轉脈沖數為：。<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：萬章，謝淼，龔瀾希，
申請(專利權)人：上海柏楚電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31