请教大家：快速定位的三自由度运动平台的控制方案 点击：1139 | 回复：10
发表于：2006-01-17 18:44:00
楼主
快速定位的三自由度运动平台的控制方案
具体情况如下：
运动坐标系：X轴与Y轴为水平面上正交的两个方向，Z轴为竖直方向。
系统运动工况：该系统是用于精确定位的，整个运动平台（机械部分）重量为
1.5吨。在运动平台的面上安装有一个射流校测的传感器，用于测量从射流喷口
喷射出来的流场参数。Z轴为整个机械平台的支撑轴，能够完成整个平台高度
的调节；X轴用于调节传感器与射流喷口的距离；Y轴用于搭载传感器以
设定的速度垂直扫过喷流流场（注：流场压力折算到传感器约为50千牛）。
刚开始时，传感器并没有处在喷流流场中，并没有压力加载到运动平台上，
只有当喷流流场稳定之后Y轴才搭载传感器以设定的速度垂直扫过喷流流场。
喷流流场直径约1.5米。整个运动系统没有联动。
系统运动参数：X轴最大运动范围0.5m，最大运动速度0.5m/s，定位精度0.1mm。
Y轴最大运动范围2m，最大运动速度1m/s，定位精度0.1mm。
Z轴最大运动范围0.5m，最大运动速度0.1m/s，定位精度1mm。
用户控制需求：第一步，通过试验现场的控制界面（触摸屏或者开关控制按键）
调节X轴控制传感器与射流喷口的轴向距离；调节Z轴控制整个机械平台的高度；
调节Y轴控制传感器与射流喷口的径向距离。第二步，当各个方向的距离调整好
之后，离开试验现场，通过远端的（到试验现场的距离约为50米）控制界面
触发Y轴以设定的速度完成设定的运动行程。此时其他两个方向没有运动要求。
我的初步方案是这样的：因为X轴、Y轴需要的速度较高，而且有较高
的定位精度要求，所以选用伺服电机作为执行机构。Z轴就选用一般的
步进电机。
现在我的问题是：1、对于在上位控制器的选择上，PLC或运动控制卡，哪一种比较合适？
2、Y轴按照50千牛的力以及1米每秒的运动速度，折算到电机的额定功率则为5KW，
在型号选择上应注意哪些问题？
3、Z轴作为垂直运动方向，自重1.5吨。为了防止在电机通电与不通电的情况下向下滑落，
应采取什么有效措施？
4、x轴和z轴是需要减速装置的，但y轴速度较高，是否需要减速装置？
5、在运动控制上怎么实现用户的要求？
对于伺服控制还很模糊，希望得到大家的帮助。谢谢！
具体情况如下：
运动坐标系：X轴与Y轴为水平面上正交的两个方向，Z轴为竖直方向。
系统运动工况：该系统是用于精确定位的，整个运动平台（机械部分）重量为
1.5吨。在运动平台的面上安装有一个射流校测的传感器，用于测量从射流喷口
喷射出来的流场参数。Z轴为整个机械平台的支撑轴，能够完成整个平台高度
的调节；X轴用于调节传感器与射流喷口的距离；Y轴用于搭载传感器以
设定的速度垂直扫过喷流流场（注：流场压力折算到传感器约为50千牛）。
刚开始时，传感器并没有处在喷流流场中，并没有压力加载到运动平台上，
只有当喷流流场稳定之后Y轴才搭载传感器以设定的速度垂直扫过喷流流场。
喷流流场直径约1.5米。整个运动系统没有联动。
系统运动参数：X轴最大运动范围0.5m，最大运动速度0.5m/s，定位精度0.1mm。
Y轴最大运动范围2m，最大运动速度1m/s，定位精度0.1mm。
Z轴最大运动范围0.5m，最大运动速度0.1m/s，定位精度1mm。
用户控制需求：第一步，通过试验现场的控制界面（触摸屏或者开关控制按键）
调节X轴控制传感器与射流喷口的轴向距离；调节Z轴控制整个机械平台的高度；
调节Y轴控制传感器与射流喷口的径向距离。第二步，当各个方向的距离调整好
之后，离开试验现场，通过远端的（到试验现场的距离约为50米）控制界面
触发Y轴以设定的速度完成设定的运动行程。此时其他两个方向没有运动要求。
我的初步方案是这样的：因为X轴、Y轴需要的速度较高，而且有较高
的定位精度要求，所以选用伺服电机作为执行机构。Z轴就选用一般的
步进电机。
现在我的问题是：1、对于在上位控制器的选择上，PLC或运动控制卡，哪一种比较合适？
2、Y轴按照50千牛的力以及1米每秒的运动速度，折算到电机的额定功率则为5KW，
在型号选择上应注意哪些问题？
3、Z轴作为垂直运动方向，自重1.5吨。为了防止在电机通电与不通电的情况下向下滑落，
应采取什么有效措施？
4、x轴和z轴是需要减速装置的，但y轴速度较高，是否需要减速装置？
5、在运动控制上怎么实现用户的要求？
对于伺服控制还很模糊，希望得到大家的帮助。谢谢！
发表于：2006-01-18 20:15:00
3楼
1,对于在上位控制器的选择上,多轴运动，尤其需要位置控制，用运动控制卡要比PLC方便很多，价格也会相对便宜一些。
2，你的5KW我不清楚是怎么计算出来的，感觉是不够。当然，加拉减速机就不一样拉，你首先要确定计算是否准确。
3，可以做配重，一般讲，必须做配重，否则，电机选择会很困难，不过，如果对断电一定要保持原来位置，那你只有选带制动器的电机这条路拉。
4，丝杆本身是有减速功能的，需不需要减速，要看你具体结构以及要求，按目前看，选导程20的丝杆，电机需要3000转，不用说加减速机拉，选电机都有难度，选导程40的丝杆，丝杆也是一个问题，还有就是这么大的惯量，也是需要计算的。选伺服除拉功率外，更重要的是扭矩，惯量。这都要计算。
5，控制方面倒是很简单，只要支持远程通讯就可以，一般运动控制卡与PLC都应该可以，不过50米的距离，对通讯电缆可能会有要求，选控制卡编程能简单一点。
2，你的5KW我不清楚是怎么计算出来的，感觉是不够。当然，加拉减速机就不一样拉，你首先要确定计算是否准确。
3，可以做配重，一般讲，必须做配重，否则，电机选择会很困难，不过，如果对断电一定要保持原来位置，那你只有选带制动器的电机这条路拉。
4，丝杆本身是有减速功能的，需不需要减速，要看你具体结构以及要求，按目前看，选导程20的丝杆，电机需要3000转，不用说加减速机拉，选电机都有难度，选导程40的丝杆，丝杆也是一个问题，还有就是这么大的惯量，也是需要计算的。选伺服除拉功率外，更重要的是扭矩，惯量。这都要计算。
5，控制方面倒是很简单，只要支持远程通讯就可以，一般运动控制卡与PLC都应该可以，不过50米的距离，对通讯电缆可能会有要求，选控制卡编程能简单一点。
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