6ES7212-1HE40-0XB0西门子CPU1212C
对于运行的闭环控制，这里采用两输入单输出的模糊控制器。两个输入量分别是天线阵面跟踪角位移的偏差和偏差变化率，输出量是步进电机的运行频率。一个典型的模糊控制器都包含有三个环节：**量的模糊化、模糊推理和反模糊化。
为提高实时性和跟踪精度，这里采用离线模糊推理运算，制定模糊决策表，存入epro中，用查表法决定输出量。由于雷达罩天线座测量仪测量参数较多和测量环境的变化（如室外风载荷影响等），在一般场合下，依据原手动断续定点跟踪测量经验总结的知识库则常常具有很大的局限性，致使控制效果受到影响。为此，在反模糊化环节后面，又加入了自适应参数调节环节，以适应不同测量场合和控制过程的突变，提高跟踪效果。因此本文设计的闭环适应性模糊控制器的结构框图如图1所示。
1.**量的模糊化
对反馈测量环节得到的方位、俯仰轴的角位移偏差和偏差变化率信号的**值，首先进行模糊化处理。对于角位移偏差、偏差变化率和控制输出量分别可看作离散整数论域[-6，+6]上的语言变量e、e7和f，并对e、e7、f的语言变量值化分为：pl（正大）、pm（正中）、ps（正小）、o、ns（负小）、nm（负中）、nl（负大）7个档次，其隶属函数取三角分布，如图2所示。
2.模糊推理及决策表建立
模糊推理就是根据一系列语言规则构成的模糊知识库，对输入变量进行推理，而获得控制量的过程，对于图1的模糊控制器结构，这里采取mamdani推理法，并取如下模糊推理规则：
取i=0，1，2，…，7和j=0，1，2，…，7由式(1)产生7×7条控制规则，按照上述对语言变量的值档次的划分，其规则基如表1所示。
根据mamdani推理法有a×b×c，其对应的模糊关系*为：
式(2)～(6)中，分别为模糊集合a、b、c、r的隶属度，且：
对于已知输入a、b，则输出c可用下式求得：
3.模糊量的**化
按上述模糊推理获得的模糊控制量，还需进行**化处理才能用于实际控制。对模糊量的**化处理，本文采用工业控制中广泛应用的加权平均法：
按照上述推理，离线计算得出模糊决策表，存人计算机内存，在跟踪控制过程中靠查表法迅速得出控制量，从而大大提高了实时跟踪能力和跟踪精度。
4.量化因子的适应性调节
由于雷达罩天线座跟踪测量仪测量参数较多，且既有静态测量又有动态测量，而上述决策表模糊推理知识库是在一个方向为零角度（零点位置）而另一方向上为-60度～+60度全行程范围内手动跟踪测量得出的经验总结，在其它场合下的参数测量时，模糊控制效果则不一定好，因此为使跟踪效果更好，在基本模糊控制器的基础上，又增加了输入、输出量化因子的适应性调节环节，以更好地适应各测量场合。
当偏差e或偏差变化率△p较大时，缩小k1、k2降低大偏差范围内的分辨率，以获得较平缓的控制特性，保证系统的稳定性；同时增大k3提高快速性，改善系统的动态性能。
当偏差e或偏差变化率△p较小时，系统已接近稳态，则调节增大k1、k2，提高系统对小偏差的分辨率，提高控制的灵敏度；同时缩小k3，以避免超调和振荡，使系统尽快进入稳态精度范围内。量化因子k1、k2、k3的调节规律如图3所示。
图3中，1为两个输入量的量化曲线，其上各点的斜率为量化因子k1、k2的适应性调节规律，2为调节的恒定量化因子，3为输出量的量化曲线，其各点的斜率为k3的适应性调节规律
1微步距控制 uni_rrode公司的uc3717芯片适用于小功率双极性驱动，易于与微机接口，其驱动电路如图1所示。
图中，l(bout)和15脚(aout)分别接步进电机一相绕组的两端；2脚(t)接rc定时元件；3、14脚(v。)为绕组线圈供电，可在10 v～45 v范围内选择；4、5、12、13(gnd)接地；6脚(vcc)为ic供电电源；7、9脚(i0，i1)接逻辑电平，用于选择绕组电流；8脚(ph)为相位输入端，用于控制转动方向；16脚接绕组电流采样电阻，采样信号通过rc低通滤波器送至10脚，与内部电压比较器的基准电压进行比较；11脚(vr)为外接参考电压，改变vr可实现微步距控制。在整步、半步、1／4步工作方式下，vr接固定的+5 v。
uc3717对步距的控制是选择i0,i1不同组合，达到步距控制的目的。下表列出了i0，i1的真值表对绕组电流的控制关系。
以a、b表示二相绕组正向电流，以a、b表示二相绕组反向电流，则半步距工作方式采用二相和单相交替激励的二相八拍方式，即ab—b—ab→a→ab_→b_→ab_→a。以两相通电表示整步状态，单相通电表示半步状态，1／4步距工作方式是在整步与半步间插入一个l／4步状态。
2位置信号
脉冲检测将增量式光电码盘固定在电机轴后端，位置检测单元累计与电机同轴码盘发出的脉冲数，计算机读取可逆计数器数据，得到实际运行距离，其结构框图如图2所示。
由于增量码盘没有初始零位置，要累计每一程序段的脉冲个数，计算机需在每个程序段开始处向可逆计数器进行归零操作，即给计数器清零，以确定增量码盘轴的起始位置。码盘旋转时输出相位相差90。的两路脉冲a、b随着码盘转向的变化，相互间超前滞后关系会发生变化，这样就可以利用某一路脉冲去选通另一路脉冲的前后沿，从而分出正转和反转计数脉冲，其脉冲整形、方向判别电路如图3所示。
3三轴联动
定位系统三轴联动定位系统框图如图4所示。通过计算机i／o口输出位置信息，送入控制电路，控制电机旋转。步进电机由联轴器与滚珠丝杠相连，带动三维工作台上下、左右、前后移动，激光器出光头在下定点出光，在工件上雕刻出所期望的轨迹。
图中，x、y、z轴定位开关信号检测是三组机械开关，经电路接口板上的门电路处理，变换成逻辑电平，由cpu查询开关状态，可确定三轴参考系坐标原点。
三维坐标定位的精度同时取决于检测装置获取信息的准确程度。因此，进一步通过信息补偿有效提高检测装置的精度并使其不受外部环境的影响，将为进一步提高运动精度提供一条新的途径。为此采取以下措施：对检测装置的误差及其与系统状态的关系进行**测定并建立描述误差关系的数学模型。加工过程中由数控系统根据有关状态信息(如工作台实际位置、检测装置的温度等)按数学模型计算误差补偿值，并据此对检测装置的测量值进行实时校正，从而保证机床运动部件沿各自的坐标轴具有很高的定位精度。
4结语
激光内雕机是定点出光加工设备，x、y、z轴起停频繁，定位要求快速准确。采用高分辨率的二相混合式步进电机，配以微步距控制和光电编码器检测技术，能够满足系统快、稳、准的定位要求。整个系统运行平稳、结构简单、软硬件资源搭配合理、维护方便