Page 156 - 机械设计制造与自动化技术研究

Research on Mechanical Design, Manufacturing and Automation Technology
机械设计制造与自动化技术研究

高速数控系统的典型结构如图5.23所示。它由主计算机、数据存储器（RAM）、
指令存储器（ROM）、I/O 接口电路和 I/O 卡组成。其中，I/O 卡是由 10 个插口
组成的存储器，用于存储数据或传送数据，其内部装有 CPU 和 RAM 芯片，可

以作为系统与外部设备连接的桥梁。而主计算机则可根据数控装置的设计方案进
行系统编程，并为系统提供用户界面及其他服务。
此外，数控装置中还有许多专门的硬件电路，用于实现各种特殊的功能，例
如模拟量转换单元、矩阵变换模块等。

4. 减少了控制装置的数量，降低了成本
多通道控制系统具有较强的灵活性，可以利用一个控制器来控制多个被控对
象。当需要进行复杂的控制时，只需增加相应的器件即可。这一点是传统的单通
道系统无法比拟的。例如，在直流伺服电动机控制系统中，要实现速度、位置和

力矩三方面的闭环控制，必须采用三种不同的控制源分别对电机施加控制信号，
但如果把它们放在一个通道中处理就容易得多。
从成本上来说，对于性能要求不高的一般控制对象，采用多通道系统，可大
大降低控制装置的数量；对于一些特殊的应用场合，如机床主轴的位置控制，其

价格昂贵的传感器就是最大的成本开支。而用四通道控制，只需要 3 个控制器就
能满足控制要求，所以能节约大量成本。此外，由于采用了先进的通信技术，还
能显著地降低控制成本。
通过分析可知：对于复杂的控制系统，当设计人员考虑到系统存在输入输出

变量间的耦合关系以及非线性现象时，采用双通道控制比采用四通道控制更有优
势。但是，如果系统仅用于简单控制，则使用四通道或多通道的方法更为经济有效。
总之，根据实际情况选用合适的通道数以达到最佳的控制效果才是明智的选择。
嵌入式微机控制系统及其特点：微控制器在工业自动化中的应用；计算机监

控技术；多任务操作系统。
（五）多自由度控制
多自由度控制是指一种结构上由多个自由度的机械、液压或气动元件组成，
能完成各运动方向的连续变化和组合控制的系统。例如：用于飞机操纵的操纵面

系统、用于汽车悬架的主动液压缸和用于机床进给运动的丝杠螺母等。
这种控制系统在运动过程中具有更高的性能指标，但在设计时要考虑到其所
需的动力、机构特性、能量消耗等因素，因此对系统的可靠性要求很高。它与单

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