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By K. Kappen

ISBN-10: 3540085912

ISBN-13: 9783540085911

ISBN-10: 3642812155

ISBN-13: 9783642812156

Mit dem verstarkten Einsatz des ProzeBrechners in der spanen den Fertigung wachst auch die Forderung, Grenzregelungs (ACC-) Systeme in den Rechner zu integrieren. Diese Aufgabe wurde in der vorliegenden Arbeit in drei Entwicklungsstufen durchge ftihrt. Zunachst wurde die Grenzregelung als Einzelfunktion in einen ProzeBrechner integriert (direkte digitale Grenzregelung) . Ausgehend von der Dynamik der Regelstrecke -Bahnsteuerung, FrasprozeB, Sensor- ergab sich die Abtastperiode ftir dieses DDC-System durch Untersuchung der Bandbreite und des Strecken storverhaltens. Die ermittelten Werte ftir die Abtastperiode dienten als Anhaltswerte ftir die Rechnerbelastung durch den zu entwickelnden Regelalgorithmus. Dieser wurde in shape eines nichtlinearen Kompensationsalgorith mus gefunden, der das method trotz der stark schwankenden Ver starkung des Frasprozesses adaptiv stabilisiert und zudem eine ext rem niedrige Rechnerbelastung bewirkt. Die Programmierung des ACC-programms wurde in Assemblersprache durchgeftihrt. Dabei erweist sich der Befehlsumfang gangiger ProzeBrechner einschlieBlich Mikro-Computer als ausreichend, so fern die Operationen Multiplikation und department maBig ablaufen. Die Steuerung des Anschnittvorgangs tiber den ProzeBrechner kann auf Grund seiner geringen Interrupt-Reaktionszeit ohne Schwie rigkeiten durchgeftihrt werden. Das entwickelte programm ftir die direkte digitale Grenzregelung beim Frasen kann in seiner vorliegenden Konzeption auch auf an dere ProzeBrechner, insbesondere auch auf Mikro-Computer, tiber tragen werden. In einem zweiten Schritt folgt die Integration des entwickel ten Regelkonzepts in den Steuerungsrechner einer CNC. - 123 - Ausschlaggebend fUr diese Systemlosung battle die Moglichkeit der schnittstellennahen Kopplung zwischen ACC- und CNC-Funk tionen innerhalb des Steuerungsrechners und der daraus resul tierende minimale Hardware-Aufwand fUr das ACC-System.

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B. Drehbearbeitung) Anwendung finden. 3 Organisationsstruktur, Interruptverarbeitung und Programmlaufzeiten im ProzeBrechner In DDC-Systemen mit groBen Abtastperioden (>15) ist die Leistungsfahigkeit der Regelung weitgehend bestimmt durch die des Regelalgorithmus. Eigenschaften des ProzeBrechners treten in den Hintergrund. B. die Frage nach der Stabilitat oder nach dem optimalen Verhalten der RegelgroBe, durchgefuhrt. Fur Regelsysteme mit kleiner Abtastperiode - 66 (FrasprozeB, rd. B. Reaktion auf Anschnitt) und Arithmetik (mit ihrem EinfluB auf die Programmlaufzeit) mit in den Vordergrund.

Bild 2/16) Der Verlauf von q(n) des Kp(y)-Algorithmus ahnelt der Sprungantwort des PI-Algorithmus mit proportional und integral wirken den Anteilen. Wahrend beim PI-Algorithmus P- und 1-Anteile unabhangig von dem StellgreBenwert q(-l) vor der Sterung sind, werden beide Anteile im Kp(y)-Algorithmus mit q(-l) gewichtet. Die Reaktionen des Kp(y)-Algorithmus sind dadurch an die Verstarkungswerte der Regelstrecke angepaBt. • -49- Der Algorithmus regelt in diesem Fall die Regelgr5Be nicht auf den Sollwert, sondern bringt das System "zur Ruhe".

Reg e I a I 9 0 rith m U 5 r----------~ Kp =Co·q(n-l) I ! J 1 X I q(n) S P r(t) q(t) Regelst r e c k e ABT Abtaster Co Konstante r(t)=x(t)/w SP Speicher q(t) =y(t)1 w Kp Proportionalbeiwert Bild 2/15: Adaption der Reglerverstarkung an die StellgroBe (Kp(y)-Adaption) Kenntnisse tiber die StorgroBen konnen aber indirekt tiber die Beobachtung der StellgroBe q ~ewonnen werden. 3: q(n)=1/K O+d O (1-K 1 /K O) Die Storung zeigt eine sofortige Wirkung auf die RegelgroBe. 4) Co const. > 0 Mit Gl. 3 errechnet sich der nichtlineare Rekursionsalgorithrnus q(n) a.

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Entwicklung und Einsatz einer direkten digitalen Grenzregelung für eine Fräsmaschine mit CNC by K. Kappen


by David
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