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．·＆Techh VAOpIr．i18IN19o9．02

1990

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 ，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( =