Điều khiển độ giật FANUC: vì sao nối tiếp tuyến giữa đường thẳng và cung tròn vẫn giảm tốc?
Từ quy tắc nối đường thẳng với cung tròn của điều khiển độ giật 30i-A, phân biệt hướng vận tốc liên tục, bước nhảy gia tốc và độ giật. Qua đó giải thích giảm tốc trên đường tiếp tuyến và sự khác nhau giữa các đơn vị liên quan.
Mục lục
CAM cho thấy đường thẳng và cung tròn tiếp tuyến chính xác, nhưng chương trình vẫn giảm tốc tại chỗ nối. Điều này chưa chắc do tiếp tuyến không liên tục: hướng chuyển động trơn chỉ giải quyết vấn đề hướng vận tốc; khi độ cong thay đổi đột ngột, gia tốc vẫn có thể nhảy bậc.
Chức năng không chỉ giới hạn lượng chạy dao F
Sổ tay người dùng FANUC 30i/31i/32i-A B-63944EN/03, §20.3.1, trang 671–673 (bản sao công khai của sổ tay nhà sản xuất) giải thích rằng điều khiển biến thiên gia tốc từng trục giảm tốc độ dựa trên lượng biến thiên cho phép, và yêu cầu các tùy chọn điều khiển độ giật cùng điều khiển biên dạng AI. “Lượng biến thiên gia tốc cho phép” trong mục này được hiểu theo mm/s², không được coi trực tiếp là độ giật toán học có đơn vị mm/s³.
Tại chỗ tiếp tuyến, vận tốc có thể không nhảy bậc nhưng gia tốc vẫn nhảy
Mô hình tự xây dựng xét chuyển động thẳng ngang theo +X, sau đó vào cung tròn tiếp tuyến cong về +Y với bán kính 25 mm. Giả sử tốc độ không đổi 3600 mm/min, tức 60 mm/s: gia tốc pháp tuyến trên đoạn thẳng bằng 0, còn khi vào cung là v²/R=60²/25=144 mm/s². Hướng tiếp tuyến tại chỗ nối giống nhau, nhưng gia tốc trục Y thay đổi từ 0 lên 144.
Nếu lý tưởng hóa giới hạn biến thiên gia tốc cho phép tại chỗ nối là 80 mm/s², tốc độ tương ứng phải thỏa v≤√(80×25)=44.721 mm/s, khoảng 2683.282 mm/min. Đây là phép tính cơ học độc lập, không phải khuyến nghị đặt giá trị 80 trên máy và cũng không dự đoán tốc độ cuối cùng của CNC thực tế.
“Lượng thay đổi” và “thay đổi nhanh đến đâu” là hai chỉ tiêu khác nhau
| Đại lượng | Ý nghĩa trong ví dụ | Đơn vị |
|---|---|---|
| Gia tốc a | Đại lượng cần để đổi hướng vận tốc trên cung | mm/s² |
| Biến thiên gia tốc Δa | Từ đường thẳng sang cung: 0→144 | mm/s² |
| Độ giật trung bình Δa/Δt | Giả sử hoàn thành thay đổi trong 12 ms thì bằng 12000 | mm/s³ |
12 ms chỉ là thời gian chuyển tiếp giả định để giải thích đơn vị, không phải chu kỳ nội suy hay thời gian chuyển tiếp thực của dòng này. So sánh trực tiếp 12000 với một ngưỡng biến thiên gia tốc là trộn lẫn hai đại lượng vật lý khác nhau.
Phân biệt vấn đề hình học với giới hạn động học
Phân tích ngoại tuyến có thể tách thành hai bước: trước hết xem có góc gãy về hướng tại chỗ nối hay không, sau đó xem độ cong trước và sau có bằng nhau hay không. Tiếp tuyến chỉ bảo đảm điều thứ nhất. Đường thẳng có độ cong 0, cung có bán kính hữu hạn có độ cong 1/R, nên điều thứ hai vẫn có bước nhảy. Thiết kế chuyển tiếp với độ cong tăng dần có thể giảm bước nhảy về mặt toán học, nhưng phải xác nhận riêng biên dạng chi tiết có cho phép thay đổi hay không.
Nhà sản xuất lưu ý lượng thay đổi do CNC tính từ dữ liệu nội suy có thể khác giá trị lý thuyết. Vì vậy, giới hạn lý tưởng tính được thích hợp để giải thích xu hướng giảm tốc, không thay cho việc kiểm tra quỹ đạo thực, hệ số hiệu chỉnh và chế độ điều khiển. Không nên chỉ dựa vào “bán kính cung không nhỏ” hoặc “tiếp tuyến đã liên tục” để kết luận hệ thống không cần giảm tốc. Xem tài liệu liên quan tại chuyên mục OPTION.