52 教案第3章 数字控制技术.docx

第1页：教案（第3讲）第1页

教案（第3讲）第1页

• 教案（理论教学用）第3讲共5学时
• 数字程序控制基础
• 逐点比较法插补原理
• 步进电机控制技术章节数字程序控制原理，数字程序控制方式，逐点比较法直线插补，逐点比较法圆弧插补，步进电机的工作原理，步进电机的工作方式，步进电机控制接口及输出字表，步进电机控制程序讲授主要内容
• 数字程序控制原理
• 逐点比较法直线插补
• 逐点比较法圆弧插补
• 步进电机的工作原理
• 步进电机控制程序重点难点数字控制（NumericalControl，NC）利用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制，如铣床、车床、加工中心、线切割机以及焊接机、气割机等自动控制系统中。装有数字程序控制系统的机床叫做数控机床，数控机床具有能加工形状复杂的零件、加工精度高、生产效率高、便于改变加工零件品种等许多特点，它是实现机床自动化的一个重要发展方向。数控技术和数控机床是实现柔性制造（FlexibleManufacturing，FM）和计算机集成制造（ComputerIntegratedManufacturing，CIM）的最重要的基础技术之一。本章内容主要包括：
• 数字控制基础
• 逐点比较法插补原理
• 数字控制系统输出装置的步进与伺服驱动控制技术。要求掌握知识点和分析方法所谓数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制。首先分析图3．1所示的平面图形，利用计算机在绘图仪上重现，来简要说明数字程序控制的基本原理，以及脉冲当量（步长）的含义。所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。由第一象限直线表达式，推倒出相应的偏差计算公式，并给出偏差判别公式Fm＝ymxe-xmye，由FM的值，判断相应的进给方向。利用教材上的例题，演示直线插补的过程，规定好必要的步骤。根据直线插补的程序流程，写出插补的程序。讲完以上内容以后，第二节课大约还有20分钟时间，修改例题（比如改为第二象限），让学生当堂完成，可以查书，可以讨论。理解插补原理。逐点比较法圆弧插补较逐点比较法直线插补要麻烦许多。但是整个的分析过程还是有很多的相似之处。不同点在于，当计算偏差判别公式Fm的值的时候，需要计算和保存动点坐标。而且，圆弧即使在一个象限，还存在逆弧和顺弧的差异。分析教材例题，说明圆弧插补的过程。根据圆弧插补的程序流程，写出插补的程序。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等

第2页：教案（第3讲）第2页

教案（第3讲）第2页：它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模(D／A)转换器。常采用步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接收计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应地转动，驱动工作台或刀具。指令脉冲总数决定数控系统总移动量，指令脉冲的频率决定移动速度。⑴步进电机的工作就是步进转动。电源采用单极性的直流电源。对步进电机定子的各相绕组以适当的时序进行通电步,使进电机转动。要特别说明，该处的“相”指的是定子的对数。步进电机的步进过程可以用图3.14来说明。另外，对于单三相工作方式下的步进过程，在多媒体课件中，用图形的形式描述了转子的转动过程，使学生更直观的认识齿距角和步距角的含义。⑵步进电机可工作于单相通电方式，也可工作于双相通电方式和单相、双相交叉通电方式。选用不同的工作方式，可使步进电机具有不同的工作性能，如减小步距，提高定位精度和工作稳定性等。对于三相步进电机则有单相三拍(简称单三拍)方式、双相三拍(简称双三拍)方式、三相六拍工作方式。依据电压波形，做出说明。⑶微机控制取代脉冲分配器，同时用微机实现对步进电机的走步数、转向以及速度控制等。通过DO板卡，做出如图3.18所示的接口示意图，设定好绕组通断电的输出值以后，即可根据工作方式，做出输出字表。⑷步进电机的走步控制程序包括输出步数控制、转动方向控制以及速度控制，当某种特定方式下的输出字表确定以后，该部分内容就相应的变为计数、字表输出顺序和两次输出字之间的时间间隔问题，画出程序流程图，程序设计较容易。教授思路，采用的教学方法和辅助手段，板书设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等3.2，3.4，3.5，3.6，3.7作业布置《微型计算机控制技术》（第2版），于海生，清华大学出版社《数字控制技术》，叶蓓华，清华大学出版社计算机数字控制技术在机床改造中的应用,王德洪,文教资料,2005/23加工中心数控系统的经济型设计与实践,王文熙,青岛大学学报(工程技术版), 2001/02单片机在步进电机控制中的应用,陆阳,铁道机车车辆, 1995/02步进电机模糊控制技术的研究,高向东,微特电机,1999/03基于DSP的步进电机控制系统设计,李为民,微特电机,2001/03主要参考资料备注