機(jī)械工程中的反饋控制

   以數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(即進(jìn)給系統(tǒng))為例。一種簡(jiǎn)單的控制方案是根據(jù)控制裝置發(fā)出的一定頻率和數(shù)量的指令脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī),以控制工作臺(tái)或刀架

的移動(dòng)量,而對(duì)工作臺(tái)或刀架的實(shí)際移動(dòng)量不做檢測(cè),其工作原理如圖1.3.1(a)所示,

這種控制方式簡(jiǎn)單,但問題是,從驅(qū)動(dòng)電路到工作臺(tái)這整個(gè)“傳遞鏈“中的任一的誤差均會(huì)影響工作臺(tái)的移動(dòng)精度或定位精度,為了提高控制精度,采用圖1.3.1

(b)所示的反控制,以檢測(cè)裝置隨時(shí)測(cè)定工作臺(tái)的實(shí)際位置(即其輸出信息),然后反饋送回輸入端,與控制指令做比較;再根據(jù)工作臺(tái)實(shí)際位置與目的位置之間由比較

所得出的誤差決定控制動(dòng)作,達(dá)到消除誤差的目的圖1.31(a)所示的系統(tǒng)稱為開環(huán)系統(tǒng),圖1.3.1(b)所示的系統(tǒng)則稱為閉環(huán)系統(tǒng)

圖1.3.2所示

    為一個(gè)徑向靜壓軸承薄膜反饋式控制系統(tǒng),圖1.3.2(2)是其結(jié)構(gòu)示意圖,圖1.3.2(b)是其方框圖,主軸受到載荷W時(shí),將產(chǎn)生編移c,使軸承下油腔

壓力P2增大,軸承上油腔壓力p減小,這樣,與之相通的薄膜反饋機(jī)構(gòu)的下油腔壓力亦隨之增大,上油腔壓力則隨之減小,使薄膜向上凸起,產(chǎn)生變形d,因此薄膜下半

部高壓油輸入軸承的通道擴(kuò)大,液阻下降,從而使軸承下部壓力增大,而基于與此相反的理由,軸承上半部壓力減小,于是軸承下半部油腔產(chǎn)生反作用力,與載荷相平衡

以減小偏移量x,甚至完全消除偏移量x,即達(dá)到“無窮大”的支承剛度,以上只是為了說明方便,才將各因素間影響的因果關(guān)系按一定的順序講述,但不

應(yīng)該將此過程想象為先由載荷引起一個(gè)偏移量,然后薄膜反謂機(jī)構(gòu)中的薄膜產(chǎn)生個(gè)向上的凸度,而后者又引起軸承上、下油腔的壓力差△p,將軸頸推回原處,這才消除偏移量c.事實(shí)上,整個(gè)過程幾乎是同時(shí)進(jìn)行的,即當(dāng)載荷W(1)波動(dòng)時(shí),所有的參量x、P、P,△P、等均在相互影響,相互制約而幾乎同時(shí)變化,載荷W()的任有

波動(dòng),都會(huì)引起原有平衡關(guān)系的破壞,造成控制器(即反饋機(jī)構(gòu))中薄膜的凸度變化而后者立即改變軸承中上、下油腔的壓力差,使之在新的條件下達(dá)到新的平衡,這義

是一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)過程,此過程只有以動(dòng)態(tài)模型才能有效地加以描述.

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