数控机床动态特性仿真方法
【专利摘要】本发明公开了一种数控机床动态特性仿真方法，包括：步骤1、设定控制器、驱动器及电机参数；步骤2、将一机床运动程序转换成一路径指令信号；步骤3、将所述路径指令信号转换成一指令位置信号；步骤4、将所述指令位置信号和一反馈的实际位置信号转换成一指令电流信号；步骤5、将所述指令电流信号、一反馈的相位位置信号和一反馈的实际电流信号转换成一指令电压信号；步骤6、将所述指令电压信号转换成一PWM信号；步骤7、将所述PWM信号转换成一电压信号，反馈所述实际电流信号；步骤8、根据所述力信号运行仿真，反馈所述实际位置信号和所述相位位置信号；步骤9、得出结果。通过本发明的运用，可以快速精确获得数控机床整体的动态特性。
【专利说明】数控机床动态特性仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数控机床动态特性仿真方法。
【背景技术】
[0002]目前，在数控机床的设计制造过程中，选定合适的零部件如电机，优化机床的结构和尺寸，获得数控机床的动态特性等工作，主要是通过如下方法来实现的:
[0003]1.理论计算，通过理论计算机床所能达到的最大加速度，速度，负载，或选定马达等零部件。该方法只能确定一些静态的特性，对于机床重要的动态特性如:跟随精度，定位精度，轨迹精度，响应性均无法获得。而且，对工作人员的技能依赖性大，计算结果与实际偏差较大，而据此选定的零部件也通常并未能最优化。
[0004]2.试验，制作真实的机床，并加以试验来收集机床动态特性的数据，重复修改至满足要求。该方法虽然准确可靠，但是存在周期很长，成本很高的缺点。
[0005]3.局部仿真，一些软件实现了某些局部的仿真，但是对于整个系统，未能获得其动态特性的仿真。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术不能快速精确获得数控机床整体动态特性的缺陷，提供一种数控机床动态特性仿真方法。
[0007]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
[0008]一种数控机床动态特性仿真方法，其特点在于，其包括以下步骤:
[0009]步骤1、选择机械结构，设定机械参数；
[0010]步骤2、设定控制器、驱动器及电机参数；
[0011]步骤3、将一机床运动程序转换成一路径指令信号；
[0012]步骤4、将所述路径指令信号转换成一指令位置信号；
[0013]步骤5、将所述指令位置信号和一反馈的实际位置信号转换成一指令电流信号；
[0014]步骤6、将所述指令电流信号、一反馈的相位位置信号和一反馈的实际电流信号转换成一指令电压信号；
[0015]步骤7、将所述指令电压信号转换成一 PWM信号；
[0016]步骤8、将所述PWM信号转换成一电压信号，反馈所述实际电流信号；
[0017]步骤9、电机根据所述电压信号运行，输出一力信号；
[0018]步骤10、机械根据所述力信号运行，反馈所述实际位置信号和所述相位位置信号;
[0019]步骤11、得出所述数控机床的仿真结果。
[0020]其中，所述电机参数包括电阻、电感、推力系数和磁极距。
[0021]其中，所述仿真结果包括真圆度、跟随误差曲线、振动误差和最大实际电流。
[0022]本发明的积极进步效果在于:通过本发明的运用，可以快速精确获得数控机床整体的动态特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本数控机床动态特性仿真方法较佳实施例的流程图。
[0024]图2为本数控机床动态特性仿真方法较佳实施例的原理图。
【具体实施方式】
[0025]下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
[0026]如图1，图2所示的本数控机床动态特性仿真方法较佳实施例的流程图和原理图，本实施例采用软件模拟，模拟出一运动解读器模块、一运动规划器模块、一位置速度环模块、一电流环模块、PWM信号产生器模块、一 PWM驱动器模块、一电机模块、一光栅尺模块和一电流传感器模块，【具体实施方式】为:
[0027]步骤101、选择机械结构，设定机械参数；
[0028]步骤102、设定控制器、驱动器及电机参数；
[0029]步骤103、将一机床运动程序转换成一路径指令信号；
[0030]步骤104、将所述路径指令信号转换成一指令位置信号；
[0031]步骤105、将所述指令位置信号和一反馈的实际位置信号转换成一指令电流信号;
[0032]步骤106、将所述指令电流信号、一反馈的相位位置信号和一反馈的实际电流信号转换成一指令电压信号；
[0033]步骤107、将所述指令电压信号转换成一 PWM信号；
[0034]步骤108、将所述PWM信号转换成一电压信号，反馈所述实际电流信号；
[0035]步骤109、电机根据所述电压信号运行，输出一力信号；
[0036]步骤110、机械根据所述力信号运行，反馈所述实际位置信号和所述相位位置信号;
[0037]步骤111、得出所述数控机床的仿真结果。
[0038]本数控机床动态特性仿真方法反应了机械结构及尺寸对运动的影响，反馈的位置考虑了机械振动造成的误差。
[0039]用户可以选择不同的机械结构，如:水平移动或竖直移动，工作台质量和机械尺寸。
[0040]设置所述运动规划器模块参数，如:最大速度，最大加速度，加速模式等；
[0041]设置所述位置速度环模块参数，如:比例，微分，积分，速度前馈，摩擦力前馈等；
[0042]设置所述电流环模块参数，如:比例，积分等；
[0043]设置所述PWM驱动器模块参数，如:电压，死区时间，干扰等；
[0044]设置所述电机模块参数，如:电阻，电感，推力系数和磁极距等；
[0045]设置所述光栅尺模块参数，如:分辨率，尺身误差曲线等；
[0046]设置所述电流传感器模块参数，如:位数，最大检测电流等。
[0047]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种数控机床动态特性仿真方法，其特征在于，其包括以下步骤: 步骤1、选择机械结构，设定机械参数； 步骤2、设定控制器、驱动器及电机参数； 步骤3、将一机床运动程序转换成一路径指令信号； 步骤4、将所述路径指令信号转换成一指令位置信号； 步骤5、将所述指令位置信号和一反馈的实际位置信号转换成一指令电流信号； 步骤6、将所述指令电流信号、一反馈的相位位置信号和一反馈的实际电流信号转换成一指令电压信号； 步骤7、将所述指令电压信号转换成一 PWM信号； 步骤8、将所述PWM信号转换成一电压信号，反馈所述实际电流信号； 步骤9、电机根据所述电压信号运行，输出一力信号； 步骤10、机械根据所述力信号运行，反馈所述实际位置信号和所述相位位置信号； 步骤11、得出所述数控机床的仿真结果。
2.如权利要求1所述的数控机床动态特性仿真方法，其特征在于，所述电机参数包括电阻、电感、推力系数和磁极距。
3.如权利要求1或2所述的数控机床动态特性仿真方法，其特征在于，所述仿真结果包括真圆度、跟随误差曲线、振动误差和最大实际电流。
【文档编号】G05B17/02GK103676660SQ201210335192
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】肖伟华, 新家一朗 申请人:上海铼钠克数控科技有限公司