【正文】 A 改變調(diào)制波的頻率時(shí) ， 輸出電壓基波的頻率也隨之改變；增加調(diào)制波的幅值時(shí) ， 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(hào) VT和正弦波信號(hào) 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(lái)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(shí) ， 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(shí)實(shí)現(xiàn)變壓和變頻 。 在 t t3時(shí)間內(nèi)， T T2同時(shí)導(dǎo)通， C為負(fù)， A為正， uCA為負(fù)。 在 t t5時(shí)間內(nèi)， V V4同時(shí)導(dǎo)通， A為負(fù)， B為正， uAB為負(fù)。 圖中續(xù)流二極管 D1~D6， 為負(fù)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(kāi)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(dòng)勢(shì)的變換 3. 直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)的變換 矢量控制中，還要用到直角坐標(biāo)系與極坐標(biāo)系的變換。將二相交流電機(jī)轉(zhuǎn)化為直流電機(jī)的變換，實(shí)質(zhì)就是矢量向標(biāo)量的轉(zhuǎn)換，是靜止的直角坐標(biāo)系向旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。 FB Fβ 600 FA Fα FC 圖三相磁動(dòng)勢(shì)的變換 按照磁勢(shì)與電流成正比關(guān)系，可求得對(duì)應(yīng)的電流值 iα 和 iβ 除磁勢(shì)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(gè)靜止的 α 、 β 繞組代替，并通以兩相在時(shí)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(chǎng)的幅值和角速度也分別 Φ 和 ω 0，則可以認(rèn)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(lái)代替，并通以兩相在時(shí)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(chǎng) Φ ， 則可以認(rèn)為圖和圖的兩套繞組是等效的。因此，控制簡(jiǎn)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(diǎn)： 因而最大扭矩恒定 缺點(diǎn)： 實(shí)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(kuò)大調(diào)速范圍，可以在額定頻率以上進(jìn)行調(diào)速。而當(dāng) f1相對(duì)很較低時(shí)， E1數(shù)值變小， U1值也變小，此時(shí)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(shí)，定子相電壓 U1為 (69) 可以看出 ， Φm減小導(dǎo)致電機(jī)允許輸出轉(zhuǎn)矩 T下降 ， 則電機(jī)利用率下降 ，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩也將降低 ， 嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)最大轉(zhuǎn)矩 ， 電機(jī)就帶不動(dòng)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(wú)級(jí)調(diào)速，應(yīng)用范圍較窄。因此，采用異步電機(jī)完全可以滿足數(shù)控機(jī)床主軸的要求，籠型異步電機(jī)多用在主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。 數(shù)控機(jī)床 進(jìn)給伺服系統(tǒng)中多采用永磁式同步電機(jī) ，同步電機(jī)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(shí)，它的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定不變的。正由于這種傳動(dòng)方式，帶來(lái)了旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無(wú)法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn) 由于直線電動(dòng)機(jī)在機(jī)床中的應(yīng)用目前還處于初級(jí)階段，還有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。交流伺服電機(jī)，轉(zhuǎn)子慣量比直流電機(jī)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。目前使用比較多的是永磁式直流伺服電機(jī)。目前在精度要求適中的中小型數(shù)控機(jī)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(cè)裝置安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上（圖 61），檢測(cè)裝置測(cè)出實(shí)際位移量或者實(shí)際所處位置，并將測(cè)量值反饋給 CNC裝置，與指令進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)又分為直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及直線電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)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(jī)床工作臺(tái)進(jìn)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(tái)實(shí)際位移量之間的符合程度。 由速度檢測(cè)裝置提供速度反饋值的速度環(huán)控制在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)完成，而裝在電動(dòng)機(jī)軸上或機(jī)床工作臺(tái)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(lái)完成。速度環(huán)由速度控制單元、速度檢測(cè)裝置等構(gòu)成。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用：接受數(shù)控裝置發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)裝置作一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服電機(jī)（直流、交流伺服電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)等）和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給或快速運(yùn)動(dòng)。線紋之間距離相等，該間距稱為柵距，測(cè)量時(shí)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(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)縫隙就發(fā)生一次光線的明暗變化，光電元件把通過(guò)光電盤和圓盤射來(lái)的忽明忽暗的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為近似正弦波的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)整形、放大、和微分處理后，輸出脈沖信號(hào)。通常它與電機(jī)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(duì)式兩類。 感應(yīng)同步器按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(cè)量。轉(zhuǎn)子繞組作為變壓器的二次側(cè)，通過(guò)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(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)較增量式復(fù)雜，如編碼盤中，對(duì)應(yīng)于碼盤的每一個(gè)角度位置便有一組二進(jìn)制位數(shù)。 2. 模擬量測(cè)量 它是將被測(cè)的量用連續(xù)變量來(lái)表示，如電壓變化、相位變化等。 優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量方便、無(wú)長(zhǎng)度限制。 數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求如下： （ 1） 工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)； （ 2） 滿足精度和速度的要求； （ 3）易于安裝，維護(hù)方便，適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境； （ 4） 成本低。 數(shù)控技術(shù)在自動(dòng)化制造系統(tǒng)中的地位 公司級(jí)管理計(jì)算機(jī) 工廠級(jí)管理計(jì)算機(jī) 工廠級(jí)管理計(jì)算機(jī) 車間級(jí)管理計(jì)算機(jī) 車間級(jí)管理計(jì)算機(jī) 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(jī)是美國(guó) INTE公司于 1980年推出的產(chǎn)品，MCS51單片機(jī)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(jī)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(jī)作為代表進(jìn)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(jiǎn)外部連線和降低功耗。由于這樣一個(gè)富有哲理的概念作為 NGC計(jì)劃的奠基石， NGC代表了下一代控制技術(shù)。最大的問(wèn)題是，這些數(shù)控系統(tǒng)都是專門設(shè)計(jì)的，它們具有不同的編程語(yǔ)言、非標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口、多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口等，這些缺陷造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護(hù)的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)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(dòng)機(jī)應(yīng)用舉例 由伺服電動(dòng)機(jī)組成的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按被控對(duì)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(dòng)機(jī) 各種類型數(shù)控機(jī)床 用數(shù)控機(jī)床加工一個(gè)零件的過(guò)程見(jiàn)圖 零件圖 數(shù)控系統(tǒng) 機(jī)床 數(shù) 控 裝 置 伺 服 系 統(tǒng) 加工程序 用數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，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(guò)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(jì)算機(jī)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(guò)譯碼、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算和位置控制，控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。 （一）按控制軌跡的特點(diǎn)分類 1. 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 （進(jìn)給過(guò)程中不加工） 2. 直線控制數(shù)控機(jī)床 （進(jìn)給過(guò)程中可以加工） 3. 輪廓控制數(shù)控機(jī)床 （可以加工非直線輪廓） （二）按伺服系統(tǒng)的類型分類 1． 開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 2． 閉環(huán)控制 數(shù)控機(jī)床 3． 半閉環(huán)控制 數(shù)控機(jī)床 性能 類別 CPU位數(shù)