機械工程中的反饋控制

   以數(shù)控機床工作臺的驅動系統(tǒng)(即進給系統(tǒng))為例。一種簡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)量的指令脈沖驅動步進電動機,以控制工作臺或刀架

的移動量,而對工作臺或刀架的實際移動量不做檢測,其工作原理如圖1.3.1(a)所示,

這種控制方式簡單,但問題是,從驅動電路到工作臺這整個“傳遞鏈“中的任一的誤差均會影響工作臺的移動精度或定位精度,為了提高控制精度,采用圖1.3.1

(b)所示的反控制,以檢測裝置隨時測定工作臺的實際位置(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)工作臺實際位置與目的位置之間由比較

所得出的誤差決定控制動作,達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

    為一個徑向靜壓軸承薄膜反饋式控制系統(tǒng),圖1.3.2(2)是其結構示意圖,圖1.3.2(b)是其方框圖,主軸受到載荷W時,將產生編移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構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,產生變形d,因此薄膜下半

部高壓油輸入軸承的通道擴大,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系按一定的順序講述,但不

應該將此過程想象為先由載荷引起一個偏移量,然后薄膜反謂機構中的薄膜產生個向上的凸度,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.事實上,整個過程幾乎是同時進行的,即當載荷W(1)波動時,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變化,載荷W()的任有

波動,都會引起原有平衡關系的破壞,造成控制器(即反饋機構)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到新的平衡,這義

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

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