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數控機床的開環、半閉環與全閉環系統

2018-07-20 武漢邁信電氣技術有限公司
開環、半閉環與全閉環系統的組成和原理

 

開環控制(Open-loop control system )指調節系統不接受反饋的控制,只控制輸出,不計后果的控制。又稱為無反饋控制系統。在數控機床中由步進電機和步進電機驅動線路組成。數控裝置根據輸入指令,經過運算發出脈沖指令給步進電機驅動線路,從而驅動工作臺移動一定距離。

 

 

半閉環控制系統的工作原理和全閉環伺服系統相似,只是位置檢測器不是安裝在工作臺上,而是安裝在伺服電機的軸上的編碼器作反饋運動控制。

 

 

全閉環控制簡稱閉環控制(closed-loop control system)則是由信號正向通路和反饋通路構成閉合回路的自動控制系統,又稱反饋控制系統。由伺服電機、比較線路、伺服放大線路、速度檢測器和安裝在工作臺上的位置檢測器(直線光柵尺)組成,通過軟件實時補償絲桿的精度誤差和換向回差,自動檢測并與指令值進行比較,用差值進行控制。

 

 

通俗的講就是,全閉環是有光柵尺,半閉環沒有光柵尺,只有編碼器。電機說我走了一圈就是一圈,這叫半閉環,電機說我走了一圈,然后還要問光柵尺,說我走了是一圈嗎,光柵尺說是走了一圈,那就是一圈,說不是,那電機還要走點。這就是全閉環。

 

開環、半閉環與全閉環系統的優缺點

 

  • 工作原理

 

開環控制系統不能檢測誤差,也不能校正誤差。閉環控制系統不管出于什么原因(外部擾動或系統內部變化),只要被控制量偏離規定值,就會產生相應的控制作用去消除偏差。

 

  •  結構組成

 

開環系統沒有檢測設備,組成簡單,但選用的元器件要嚴格保證質量要求。閉環系統具有抑制干擾的能力,對元件特性變化不敏感,并能改善系統的響應特性。

 

  •  穩定性

 

開環控制系統的穩定性比較容易解決。這種控制系統優點是比較簡單,工作穩定,容易掌握使用,但精度和速度的提高受到限制。控制精度和抑制干擾的性能都比較差,而且對系統參數的變動很敏感。因此,一般僅用于可以不考慮外界影響,或慣性小,或精度要求不高的一些場合。

 

半閉環系統中反饋回路的引入增加了系統的復雜性。眾所周知利用編碼器作反饋的半閉環運動控制的精度還需傳動絲桿或其它連接件的精度來保證,因此無法控制機床傳動機構所產生的傳動誤差、機床空走高速運轉時傳動機構所產生熱變形誤差以及加工過程中傳動系統磨損而產生的誤差。但半閉環伺服系統所能達到的精度、速度和動態特性優于開環伺服系統,其復雜性和成本低于全閉環伺服系統。

 

全閉環控制是用直線光柵作反饋,通過軟件實時補償絲桿的精度誤差和換向回差。就免除了一切機械傳動鏈的誤差影響,是一種很精密的直線運動控制方式,能消除機床傳動機構所產生的傳動誤差、機床空走高速運轉時傳動機構所產生熱變形誤差以及加工過程中傳動系統磨損而產生的誤差,大大提高了機床的定位精度、重復定位精度以及精度可靠性。但作為提高位置精度的關鍵部件光柵尺的準確度等級是首先要考慮的。

 

文章來源:網絡

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