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PC Based 控制器的應用與調適

PC Based 控制器的應用與調適. ※ 以 PC 為基礎所發展出來的系統有 以下的優點： ◎能夠結合國內在 PC 上優秀的軟、 硬體開發能力。 ◎能夠運用 PC 上已開發的豐富軟、 硬體資源，減少重新開發的浪費。 ◎能夠採用 PC 上豐富而價廉之發 展環境，縮短開發的時程和成本。 ◎對市場俱有相當之親和力，接受度 高。. ※ PC Based CNC 工具機所須的界 面包括如下： 在 PC 上須有 ： ◎人機界面 (Man Machine Interface) 簡 稱 MMI

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PC Based 控制器的應用與調適

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Presentation Transcript

  1. PC Based 控制器的應用與調適

  2. ※以 PC 為基礎所發展出來的系統有 以下的優點： ◎能夠結合國內在 PC 上優秀的軟、 硬體開發能力。 ◎能夠運用 PC 上已開發的豐富軟、 硬體資源，減少重新開發的浪費。 ◎能夠採用 PC 上豐富而價廉之發 展環境，縮短開發的時程和成本。 ◎對市場俱有相當之親和力，接受度 高。

  3. ※ PC Based CNC 工具機所須的界 面包括如下： 在PC 上須有： ◎人機界面(Man Machine Interface)簡 稱MMI ◎中央處理器(CPU) ◎RAM 記憶體 ◎數位輸入輸出點(DIO) 在 PC 與 CNC 工具機之界面須有： ◎PC Based 運動控制界面卡

  4. ※PC Based CNC 工具機整體架構圖 ※PC Based CNC 工具機整體架構圖 PC Based CNC 工具機整體架構圖

  5. ※PC Based CNC 工具機之實體照片

  6. ※運動控制系統模型 ◎路徑插值(Path Interpolation)。 ◎伺服迴路控制(Servo Loop Control)。 運動控制系統架構圖

  7. ※插值法則 線性插值法 其中 DX，DY 表示兩控制點間之X 軸及 Y 軸的座標差r 表示兩控制點之距離 V 表示進給速率；T 為取樣時間 N 為兩控制點所須內插的次數 ， dx，dy為每一取樣時間中，對X軸及Y 軸所下的命令

  8. 圓弧插值法 V 為進給速率；R 為圓弧半徑 為角速率 T 為取樣時間 為每一取樣時間之角度變化量 A 表 ；B 表 dx, dy 為每一取樣時間中，對X軸及Y軸所下的命令

  9. ※伺服控制迴路架構圖 伺服控制迴路架構圖 PG：位置控制器 ：速度控制器 ：零階保持器 ：機械本體(伺服馬達含床檯) 其中a、b 為機械本體之系統參數

  10. ※零相位誤差追蹤控制（ZPETC） ZPETC 追蹤控制圖 case 1: 不含單位圓外的零點 取參考輸入如下 則系統可達完全追蹤，即 <12>

  11. 含單位圓外的零點 case 2: ：可消去的零點 ：不可消去的零點 取參考輸入如下 而轉移函數為 無相位扭曲(Phase Shift)且低頻時 與

  12. ※直接速度、加速度前饋控制器 （DVAFF Controller） DVAFF 控制圖 與 之轉移函數如下

  13. ※較有系統且較具物理意義之 取法 速度控制迴路圖 其轉移函數為 若要達到速度完全追蹤，則 <

  14. 之取法 ※ 故取 可達位置完全追蹤。

  15. ※ ZPETC 與DVAFF 控制器之比較 ZPETC 控制圖 可知DVAFF 與位置及速度迴授控制器無關， 且ZPETC 比較，顯然簡化了。

  16. ※系統鑑別量測實驗裝置圖

  17. ※系統鑑別實驗設備照片 HP3562A 動態信號分析儀及繪圖機之實體照片 ONO SOKKI FV-900 F/V 轉換器之實體照片

  18. ※系統鑑別量測實驗之實驗裝置實體照片

  19. X 軸受控系統量測結果之波德圖 Y 軸受控系統量測結果之波德圖

  20. ※系統參數量測 X 軸機械本體之數學模型 Y 軸機械本體之數學模型 F/V 轉換器的增益值為： 24000 Pulse/sec-Volt) D/A 轉換器的增益值為： 10/2048 (10 Volt 對應12 Bit D/A) 因此得到 X 軸機械本體之數學模型修正為 Y 軸機械本體之數學模型修正為

  21. ※實驗硬體架構圖

  22. ※經加減速之步階響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器模擬步階響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器實驗步階響應圖

  23. ※含不同FFV 增益之經加減速步階響應圖 含不同FFV 增益之DVAFF 控制器之模擬步階響應圖 含不同 FFV 增益之 DVAFF 控制器之實驗步階響應圖

  24. ※經加減速之斜坡響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器模擬斜坡響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器實驗斜坡響應圖

  25. ※經加減速之斜坡誤差響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器模擬斜坡誤差響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器實驗斜坡誤差響應圖

  26. ※含不同FFV 增益之經加減速斜坡響應圖 含不同FFV 增益之DVAFF 控制器之模擬斜坡響應圖 含不同FFV 增益之DVAFF 控制器之實驗斜坡響應圖

  27. ※轉角運動響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器模擬轉角運動響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器實驗轉角運動響應圖

  28. ※含不同FFV 增益之轉角運動響應圖 含不同FFV 增益之DVAFF 控制器之模擬轉角運動響應圖 含不同FFV 增益之DVAFF 控制器之實驗轉角運動響應圖

  29. ※循圓運動誤差響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器模擬循圓運動誤差響應圖 ZPETC、DVAFF、DVFF (FFA=0)和傳統無前饋補償之控制器實驗循圓運動誤差響應圖

  30. ※含不同FFV 增益之循圓運動誤差響應圖 含不同FFV 增益之DVAFF 控制器之模擬循圓運動誤差響應圖 含不同FFV 增益之DVAFF 控制器之實驗循圓運動誤差響應圖

  31. ※PC Based CNC 系統操作流程圖

  32. 簡易單軸運動軌跡圖

  33. 多軸直線補間運動,融合與非融合式差異 Y Y X X Vx Vx t t Vy Vy t t Non-Blended Blended

  34. 程式預先計算時序圖 3 2 4 1 "R" Execute time 3 4 5 Calculate Time 1 2 Calculate

  35. 運動程式加速度(純線性) TS = 0 V T TA TA

  36. TA運動程式加速時間 (單位: msec) TS運動程式S曲線加速時間 (單位: %) 0 < TS<100 Ts=TA*TS/2 V T Ts Ts Ts Ts Ta Ta

  37. TS= 100 V T Ts Ts Ts Ts 2*Ts 2*Ts Note that TA=2Ts

  38. 直線補間軌跡 time D TM or P/F TA TA V time D D TM or P/F P/F TM or TA TA TA

  39. 直線補間軌跡 V time D D TM or P/F TM or P/F TA TA TA V TA TA time D D D TM or TM or TM or P/F P/F P/F TA TA

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