【正文】 A 改變調(diào)制波的頻率時 ， 輸出電壓基波的頻率也隨之改變；增加調(diào)制波的幅值時 ， 各段脈沖的寬度都將變寬 ， 從而使輸出電壓基波的幅值也相應(yīng)變大 。 如圖 633所示 ， 首先由模擬元件構(gòu)成的三角波和正弦波發(fā)生器分別產(chǎn)生三角波信號 VT和正弦波信號 VS， 然后送入電壓比較器 A， 產(chǎn)生 SPWM調(diào)制的矩形脈沖 。 正弦波脈寬調(diào)制型逆變器 （ SPWM） 的輸出端可獲一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形 ， 來近似等效于正弦電壓波 。 圖脈寬調(diào)制的輸出電壓 采用 PWM方法控制逆變管的通 、 斷時 ， 可獲得一組幅值相等 、 寬度相同的矩形脈沖 ， 改變矩形脈沖的寬度可控制其輸出電壓 ， 改變調(diào)制周期可控制其輸出頻率 ， 同時實現(xiàn)變壓和變頻 。 在 t t3時間內(nèi)， T T2同時導(dǎo)通， C為負， A為正， uCA為負。 在 t t5時間內(nèi)， V V4同時導(dǎo)通， A為負， B為正， uAB為負。 圖中續(xù)流二極管 D1~D6， 為負載的滯后電流提供一條反饋到電源的通路 ， 逆變管 （ 全控式功率開關(guān)器件 ） T1~T6組成逆變橋 ， A、 B、 C為逆變橋的輸出端 。轉(zhuǎn)換公式為 α β i1 Φ id iq θ φ 圖 628b 三相磁動勢的變換 3. 直角坐標與極坐標的變換 矢量控制中，還要用到直角坐標系與極坐標系的變換。將二相交流電機轉(zhuǎn)化為直流電機的變換，實質(zhì)就是矢量向標量的轉(zhuǎn)換，是靜止的直角坐標系向旋轉(zhuǎn)的直角坐標系之間的轉(zhuǎn)換。 FB Fβ 600 FA Fα FC 圖三相磁動勢的變換 按照磁勢與電流成正比關(guān)系，可求得對應(yīng)的電流值 iα 和 iβ 除磁勢的變換外，變換中用到的其它物理量，只要是三相平衡量與二相平衡量，則轉(zhuǎn)換方式相同。三相繞組的作用，完全可以用在空間上互相垂直的兩個靜止的 α 、 β 繞組代替，并通以兩相在時間上相差 900的交流平衡電流 iα 和 iβ ，使其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的幅值和角速度也分別 Φ 和 ω 0，則可以認為、 b中的兩套繞組是等效的。如果用的兩套空間相差 900的繞組 α和 β來代替，并通以兩相在時間上相差900的交流電流，使其也產(chǎn)生角速度為 ω0的旋轉(zhuǎn)磁場 Φ ， 則可以認為圖和圖的兩套繞組是等效的。因此，控制簡單，性能為線性。如圖 626所示，隨著頻率增加，轉(zhuǎn)矩減少，而轉(zhuǎn)速增加，可得近似恒功率的調(diào)速特性。 優(yōu)點： 因而最大扭矩恒定 缺點： 實現(xiàn)困難 n T f 4 f 1 f 1 f 2 f 3 f 4 f 2 f 3 3. 恒功率調(diào)速 為了擴大調(diào)速范圍，可以在額定頻率以上進行調(diào)速。而當(dāng) f1相對很較低時， E1數(shù)值變小， U1值也變小，此時定子漏阻抗壓降在 U1中所占比例增大， E1與 U1相差很大，所以 φm減小，從而使 Tm下降。 又從轉(zhuǎn)矩公式 (610) 式中 CT— 轉(zhuǎn)矩常數(shù)； I2— 折算到定子上的轉(zhuǎn)子電流； cosφ 2 — 轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)。 當(dāng)略去定子阻抗壓降時，定子相電壓 U1為 (69) 可以看出 ， Φm減小導(dǎo)致電機允許輸出轉(zhuǎn)矩 T下降 ， 則電機利用率下降 ，電機的最大轉(zhuǎn)矩也將降低 ， 嚴重時可能發(fā)生負載轉(zhuǎn)矩超過最大轉(zhuǎn)矩 ， 電機就帶不動了 ， 即所謂堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象 。變極調(diào)速只能產(chǎn)生二種或三種轉(zhuǎn)速，不可能做成無級調(diào)速，應(yīng)用范圍較窄。因此，采用異步電機完全可以滿足數(shù)控機床主軸的要求，籠型異步電機多用在主軸驅(qū)動系統(tǒng)中。 數(shù)控機床 進給伺服系統(tǒng)中多采用永磁式同步電機 ，同步電機的轉(zhuǎn)速是由供電頻率所決定的，即在電源電壓和頻率固定不變時，它的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定不變的。正由于這種傳動方式，帶來了旋轉(zhuǎn)電動機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點 由于直線電動機在機床中的應(yīng)用目前還處于初級階段，還有待進一步研究和改進。交流伺服電機，轉(zhuǎn)子慣量比直流電機小，動態(tài)響應(yīng)好。目前使用比較多的是永磁式直流伺服電機。目前在精度要求適中的中小型數(shù)控機床上，使用半閉環(huán)系統(tǒng)較多。閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在機床的工作臺上（圖 61），檢測裝置測出實際位移量或者實際所處位置，并將測量值反饋給 CNC裝置，與指令進行比較，求得差值，依此構(gòu)成閉環(huán)位置控制。 電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)又分為直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)及直線電動機伺服系統(tǒng)。在數(shù)控機床中，由于所用刀具、加工材料及零件加工要求的不同，為保證在各種情況下都能得到最佳切削條件，就要求伺服系統(tǒng)具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。穩(wěn)定性直接影響數(shù)控加工精度和表面粗糙度。伺服系統(tǒng)的位移精度是指指令脈沖要求機床工作臺進給的位移量和該指令脈沖經(jīng)伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為工作臺實際位移量之間的符合程度。 由速度檢測裝置提供速度反饋值的速度環(huán)控制在進給驅(qū)動裝置內(nèi)完成，而裝在電動機軸上或機床工作臺上的位置反饋裝置提供位置反饋值構(gòu)成的位置環(huán)由數(shù)控裝置來完成。速度環(huán)由速度控制單元、速度檢測裝置等構(gòu)成。 進給伺服系統(tǒng)的作用：接受數(shù)控裝置發(fā)出的進給速度和位移指令信號，由伺服驅(qū)動裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服電機（直流、交流伺服電機、功率步進電機等）和機械傳動機構(gòu)，驅(qū)動機床的工作臺等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進給或快速運動。線紋之間距離相等，該間距稱為柵距，測量時它們相互平行放置，并保持 ~。兩者工作原理基本相似，本節(jié)著重介紹一種應(yīng)用比較廣泛的透射式直線光柵。 光柵 結(jié)構(gòu) 光柵種類較多。光電盤與工作軸連在一起 ，光電盤轉(zhuǎn)動時，每轉(zhuǎn)過一個縫隙就發(fā)生一次光線的明暗變化，光電元件把通過光電盤和圓盤射來的忽明忽暗的光信號轉(zhuǎn)換為近似正弦波的電信號，經(jīng)過整形、放大、和微分處理后，輸出脈沖信號。通常它與電機做成一體，或安裝在非軸伸端。脈沖編碼器可分為增量式與絕對式兩類。 感應(yīng)同步器按其結(jié)構(gòu)特點一般分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種： 直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺組成，用于直線位移測量。轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的二次側(cè)，通過電磁耦合得到感應(yīng)電壓，只是其輸出電壓大小與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)。測量裝置的結(jié)構(gòu)較增量式復(fù)雜，如編碼盤中，對應(yīng)于碼盤的每一個角度位置便有一組二進制位數(shù)。 2. 模擬量測量 它是將被測的量用連續(xù)變量來表示，如電壓變化、相位變化等。 優(yōu)點是測量方便、無長度限制。 數(shù)控機床對位置檢測裝置的要求如下： （ 1） 工作可靠，抗干擾能力強； （ 2） 滿足精度和速度的要求； （ 3）易于安裝，維護方便，適應(yīng)機床工作環(huán)境； （ 4） 成本低。 數(shù)控技術(shù)在自動化制造系統(tǒng)中的地位 公司級管理計算機 工廠級管理計算機 工廠級管理計算機 車間級管理計算機 車間級管理計算機 數(shù)據(jù)高速公路 數(shù)控設(shè)備 1 數(shù)控設(shè)備 N CRT監(jiān)視操作站 通信控制 MCS51單片機是美國 INTE公司于 1980年推出的產(chǎn)品，MCS51單片機可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS51系列或其兼容的單片機仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與 MCS51單片機作為代表進行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。 由于元器件失效 、 編程及人為操作失誤等原因 ， 數(shù)控系統(tǒng)完全可能出現(xiàn)故障 。采用大規(guī)模集成電路、專用芯片及混合式集成電路，以減少元器件數(shù)量，精簡外部連線和降低功耗。由于這樣一個富有哲理的概念作為 NGC計劃的奠基石， NGC代表了下一代控制技術(shù)。最大的問題是，這些數(shù)控系統(tǒng)都是專門設(shè)計的，它們具有不同的編程語言、非標準的人機接口、多種實時操作系統(tǒng)、非標準的硬件接口等，這些缺陷造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)的進一步發(fā)展。 數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)兩部分組成。 伺服電動機應(yīng)用舉例 由伺服電動機組成的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，按被控對象可分為 ⑴轉(zhuǎn)矩控制方式； ⑵速度控制方式； ⑶位置控制方式； ⑷混合控制方式； 圖 247 直流電動機 各種類型數(shù)控機床 用數(shù)控機床加工一個零件的過程見圖 零件圖 數(shù)控系統(tǒng) 機床 數(shù) 控 裝 置 伺 服 系 統(tǒng) 加工程序 用數(shù)控機床加工工件時，首先由編程人員按照零件的幾何形狀和加工工藝要求將加工過程編成加工程序。 基本概念 ： 數(shù)控系統(tǒng)（ NC system）、 數(shù)控裝置 NCU 和計算機數(shù)控 CNC， 數(shù)控系統(tǒng)的功能： 讀入載體上的數(shù)字信息，經(jīng)過譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補運算和位置控制，控制機床運動。 （一）按控制軌跡的特點分類 1. 點位控制數(shù)控機床 （進給過程中不加工） 2. 直線控制數(shù)控機床 （進給過程中可以加工） 3. 輪廓控制數(shù)控機床 （可以加工非直線輪廓） （二）按伺服系統(tǒng)的類型分類 1． 開環(huán)控制數(shù)控機床 2． 閉環(huán)控制 數(shù)控機床 3． 半閉環(huán)控制 數(shù)控機床 性能 類別 CPU位數(shù)