基于MATLAB的数控机床控制系统的设计及仿真.PDF

沈阳工业大学自动化学院 邢俊逸 摘要：为实现高性能的数控机床控制性能，本文通过对数控机床的伺服控 制系统进行分析，并对组成控制系统的元件进行研究建立了比较准确的的 数学模型。通过设计数据对数学模型进行计算，运用MATLAB平台构建了 控制仿真模型。根据数控伺服系统的性能要求，对不同方式下的速度控制 进行仿真研究，最终实验结果表明该系统所建数学模型的准确性，并且控 制系统具有响应速度快、运行可靠、控制精度高等特点。 文章编号:160305 基于MATLAB的数控机床控制系统 的设计及仿真 Design and Simulate of NC Machin Control System Based on MATLAB 1 引言 技术水平发展还赶不上技术先进的发达国家。 数控机床是数字控制工作母机的总称，是 80年代初，随着计算机软、硬件技术的发 集现代精密机械设计与制造技术、计算机技术、 展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数 通讯技术、自动控制技术、检测技术、电力电子 控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在 与微电子技术、电机与新材料技术、液压气动技 机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具 术、光电技术等最新成就而构成的机电一体化的 有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。经 高级典型产品，作为加工制造业的工作母机，同 过几十年的发展，目前的数控机床已实现了计算 时是兼备高精度、高柔性、高效率、高自动化特 机控制并在工业界得到广泛应用，在模具制造行 点于一身的现代化设备。数控机床是国防军工、 业的应用尤为普及。 针对车削、铣削、磨削、钻 国民经济中的重要基础装备，它的应用遍及社会 削和刨削等金属切削加工工艺及电加工、激光加 经济的各个领域，是机械、电子、汽车、石化、 工等特种加工工艺的需求，开发了各种门类的数 建筑等部门的支柱产业，也是能源、交通、材 控加工机床。 料、通讯等基础产业现代化重要工具。 在国防、航天、航空、军工装备、舰船、空 2 数控机床电液伺服控制系统简介 间技术、海洋等领域更是不可替代，甚至是成为 电—液伺服系统又叫随动系统。它的分类方 必不可少的关键性设备。数控机床特别是高端数 法很多，可以从不同角度分类，如位置控制、速 控机床体现了国家的经济与科学技术综合实力， 度控制、力控制等；阀控系统、泵控系统；大功 具有战略地位，在有些情况下，甚至影响了国家 率系统、小功率系统；开环控制系统、闭环控制 与民族的生存。因此，各国都给予极大的重视， 系统等。根据输入信号的形式不同，又可分为模 [相关链接] 我国也毫不例外，历年都采取一系列措施，支持 拟伺服系统和数字伺服系统两类。 数控机床产业的发展。但由于种种原因，我国的 在模拟伺服系统中，全部信号都是连续的模 数控技术数控机床 SERVO MOTION CONTROL 73 · 2016 03 NO.70 拟量，如图1所示。在此系统中，模拟量可以是直 变为反馈脉冲信号。