在定位控制中,一个输出脉冲信号只能控制一台步进或伺服电动机的运动,称为独立单轴运行。一个独立单轴的运行轨迹只能是直线运动或圆周运动。当一台设备有多个独立单轴时,定位控制运动就产生独立单轴连动和多轴同步联动的说法。连动和联动均是工控人员一种通俗的叫法,目前也没有统一的明确说法。下面就连动和联动做一些说明,读者不要去纠缠名词术语是否合理,重点是理解它们在定位控制运动中的真实含义。
什么叫独立单轴连动?在定位控制中,如果有多个独立单轴在运动,但它们之间的运动轨迹是互相独立的,也就是,每一个独立单轴都在自己的直线(或圆周)内运行,各轴的控制分别用各自不同的程序,运行方式(自动、手动、原点回归等)、启动和停止都分别进行控制。它们相互之间在运动轨迹上没有任何关联。但是在控制器的协调下,同一时间内可以有多个独立单轴同时在运动。这种独立单轴的同时运动称为独立单轴连动,简称连动。
连动时,每个独立单轴都有自己的运动轨迹,所带的物体在自己的运动轨迹上运动,与其他独立单轴没有相互关联。因此,定位控制程序设计也是按照控制要求向每个独立单轴编写定位控制指令的。与通常的单轴多段定位控制程序编写类似。这里不再分析。
当一个物体的运动同时受到两个或3个独立单轴的控制时,称为多轴同步联动。如果从运动的轨迹角度来看,独立单轴的运动轨迹仅是一条直线(或在一个圆周上),而双轴联动的轨迹是在一个平面内的曲线,而三轴联动的轨迹是在一个立体空间内的曲线,所以联动又称为连续轨迹控制或协调运动控制,简称联动。
通常情况下,两轴同步联动时常用两个独立单轴组成平面直角坐标系,一个为X轴,另一个为Y轴,如图1-72(a)所示,三轴同步联动时组成空间直角坐标系,如图1-72(b)所示。
在定位控制中,多轴同步联动比多个独立单轴连动控制复杂得多。下面,仅针对工件在平面上的位移控制进行一些简单介绍。二轴同步联动的定位控制中,必须对二轴的位移进行协调控制,才能使工件按预定的运动轨迹位移。目前,对这种协调控制有两种处理方法,一种是轨迹方程法,另一种是插补法。
图1-72 平面直角坐标系与空间直角坐标系