機械工程中的反饋控制

   以數控機床工作臺的驅動系統(即進給系統)為例。一種簡單的控制方案是根據控制裝置發出的一定頻率和數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)所示的系統稱為開環系統,圖1.3.1(b)所示的系統則稱為閉環系統

圖1.3.2所示

    為一個徑向靜壓軸承薄膜反饋式控制系統,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

是一個典型的動態過程,此過程只有以動態模型才能有效地加以描述.

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