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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( =
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