控制误差_自动控制原理校正

控制误差_自动控制原理校正计算机实时控制加工误差的时滞问题.pdf第18卷薯4月J.Hu中azho理ngUU工nniv杰·ofSS学cci.·&TechhVAOpIr.i18IN19o9.021990档计算机实时控制加工误差的时滞问题薯宾鸿赞(机械工程一系)提要本文从计算机控制的原理分析八手…

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计算机实时控制加工误差的时滞问题.pdf

第 18卷 薯4月 J.Hu中azho理ngUU工nniv杰·ofSS学cci.·&Techh VAOpIr.i18IN19o9.02

1990

计算机实时控制加工误差的时滞问题

薯 宾 鸿 赞

(机械 工程一 系)

提 要

本文从计算机控制的原理分析八手 ,讨论 了计算机实时控制加工误差 的时阿

滞后问题 ,计算 了固时滞产生 的残 留误差,指 出了克服时滞 的两种策略,即 “离

线数据处理一 甄控制 ”采略和 “预报控制”策略 .

关麓饲:加工误差J时滞 计算机控制 实时控制}离线j在线 预报控制 .

中圈法分类号:TH7Ol

目前,微机控制技术 已广泛用于加工误差补偿控制中,其主要优点是t控制软件的柔:

性高 控制算法能实现复杂的控制规律,使控制系统达到较完善的控制性能.但是,存在

控制的时滞问题.

1 时滞的产生

在一个传统 的闭环反馈计算机控制系统中,计算机在每一个采样周期 内应依次完成如

下操 作: .

a.对被控制参数采样,获得采样值 c ;

b.计算控制误差 P :r一c.,其中,r.为设定值J

c.按选定的控制规律计算出合适的控制量 m。,即m.一m =kDF。+ 1P +…,k。,

^ ”为待定系数J

d.将控制量 m.变成合适 的信号并送至控制执行元件 ,实现控制j

e.在下一个采样周期中,重复a至d项操作.

计算机在每一时刻只能执行一种操作.为保证控制精度,通常要求完成a至d项操作所

花的时间只 占采样周期的1/10.在实际工程 问题 中,这一要求常不易满足.

控制时滞 ,定义为理论上控制量应发 出的时刻与实际上控制量发出的时刻的时间差 .

这里 的时间差是广义 的,也可以是空间差.

产生时滞的原因可归纳如下;加工精度要求高,且计算机实时控制的采样周期短而控

本文1987年 6月4日收到.

18 华 中 理 工 大 学 学 报 1990_芷

制算挂又很复杂;计算机补偿控制误差时的零位飘移 I闭环反馈计算机控制且其控制规律

复杂.

为确保计算机控制的实现,工程上常假定时滞为一个栗样周期 .亦即,计算机在第

个采样周期 内完成a到d项操作,其所得的控制量 m 在第 +1)个采样周期中才送到台

适的控制执行元件上.

2 理论分析

加工误差可分解成各个频率分量 .令某一 E

频率 0的误差分量的幅值为 i,并按正弦规律

变化,即 E=sin~t,这样不会丧失分析 的 普

遍意义.因为加工误差总可以分解成不同频率

不同幅值与相位 的正弦函数之和 .

如图1所示,为了补偿控制误差F=sin~t,

需在系统中加入一 附加误差sin佃}一 ),这样

加工误差完全 消 除,sin~t+sin ,一 =0.

考虑补偿控制信号滞后为 ,则加 工 误 差 将

图 1 固有误差规律及补偿控制的规律

残 留 ,

E =sin~t+sin(et一 一f =sin~t—sin (∞f—f), (1)

将 sin~t,sin@,一fd)分别展开成幂级数,有

s … 一 …

-si1nn( =

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