【正文】 為在 電樞電感儲(chǔ)能的 作用下 ， 電樞電流 id= id2，由 D2→ D3續(xù)流，在 D D3 上的壓降使 T2 、 T3的 ce極承受反壓不能導(dǎo)通。 T2和 T3同 時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，基極驅(qū)動(dòng)電壓 Ub2= Ub3 = –Ub1。 H型： 又分為 雙極式、單極 式和受限單極 式三種。 直流脈寬調(diào)制： 功率放大器中的大功率晶體管工作在開 關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率保持恒定，用調(diào)整開關(guān)周期 內(nèi)晶體管導(dǎo)通時(shí)間（即改變基極調(diào)制脈沖寬度） 的方法來改變輸出。 3/9/2023 （ 2） 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)速系統(tǒng) 1）系統(tǒng)的組成及特點(diǎn) ? 速度調(diào)節(jié)器 ? 電流調(diào)節(jié)器 脈寬調(diào)節(jié) 振蕩器 脈寬調(diào)節(jié) M G 電流反饋 U～ usr us f 整流 功放 圖 （ PWM） 調(diào)速系統(tǒng) 圖 3/9/2023 ① 主回路 ： 大功率晶體管開關(guān)放大器； 功率整流器。此時(shí)測(cè)速反饋信號(hào)也增大，與大的速度給定相匹配達(dá)到 新的平衡，電機(jī)以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。其中 cos φ稱為功率因數(shù) 。同相端接地，電位為 0，為實(shí)地；方反 向端電為也為 0，虛地。 1同步電路 2移向控制電路 3脈沖分配器 ② 電流調(diào)節(jié)器 :同上，加快電流的反應(yīng)。 5 6 α 只要改變可控 硅觸發(fā)角（即改變 導(dǎo)通角），就能改 變可控硅的整流輸 出電壓，從而改變 直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn) 速。 180176。后，在補(bǔ)發(fā)一個(gè)輔助脈沖；也 可以采用寬脈沖控制，寬度大于 60186。每相內(nèi)二個(gè)觸發(fā)脈沖相差 180186。每部分內(nèi)又分成 共陰極組 （ 5）和共陽(yáng)極組（ 6）。 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生移相脈沖，使可控硅觸發(fā)角前移或后移。 主回路： 可控硅整流放大器等。屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。與 主運(yùn)動(dòng)相比功率較小。分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 3．永磁直流伺服電機(jī)的工作特性 3/9/2023 3．永磁直流伺服電機(jī)的工作特性 d% 80 110% 120% 60 130% 140% 40 160% d 180% 20 200% 0 1 3 tR 6 10 30 60 100 tR(min) 圖 6﹒ 9負(fù)載 工作周期曲線 M/（ Ncm） 轉(zhuǎn)矩極限 12023 10000 瞬時(shí)換向極限 8000 Ⅲ 6000 Ⅱ 換向極限 速度極限 4000 溫度極限 2023 Ⅰ 0 500 1000 1500 n 圖 6﹒8 永磁直流伺服電機(jī)工作曲線 Ⅰ 區(qū)為連續(xù)工作區(qū)； Ⅱ 區(qū)為斷續(xù)工作區(qū)，由負(fù)載 工作周期曲線決定工作時(shí)間； Ⅲ 區(qū)為瞬時(shí)加減速 區(qū) 3/9/2023 4．主軸直流伺服電機(jī)的工作原理和特性 O nj nmax n P,T 1 2 圖 直流主軸電機(jī)特性曲線 1轉(zhuǎn)矩特性曲線 2功率特性曲線 3/9/2023 直流伺服電機(jī)的缺點(diǎn)： ◆ 它的電刷和換向器易磨損； ◆ 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制 ， 應(yīng)用環(huán)境的限制； ◆ 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 制造困難 ， 成本高 。 電樞反電勢(shì)與轉(zhuǎn)速之間有以下關(guān)系： （ ） Ke─ 電勢(shì)常數(shù)； ω─ 電機(jī)轉(zhuǎn)速 （ 角速度 ） 。 4． 按反饋比較控制方式分類 （ 1） 脈沖 、 數(shù)字比較伺服系統(tǒng) （ 2） 相位比較伺服系統(tǒng) （ 3） 幅值比較伺服系統(tǒng) （ 4） 全數(shù)字伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的分類 3/9/2023 伺服電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī) 為數(shù)控伺服系統(tǒng)的重要組成部分 ， 是速 度和軌跡控制的執(zhí)行元件 。 動(dòng) 態(tài)響 應(yīng)好 、 轉(zhuǎn)速高和容量大 。 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速性能好 。 缺點(diǎn)：液壓系統(tǒng)需要供油系統(tǒng) ， 體積大 。 ? 由于位置環(huán)內(nèi)的許多機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試都相當(dāng)困難。 ? 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代 CNC機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。 位置控制調(diào)節(jié)器 速度控制 調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng) 檢測(cè)與反饋單元 位置控制單元 速度控制單元 + + 電機(jī) 機(jī)械執(zhí)行部件 CNC插補(bǔ) 指令 實(shí)際位置反饋 實(shí)際速度反饋 3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 ? 半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定的控制性能，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。 ? 一般以功率步進(jìn)電機(jī)作為伺服驅(qū)動(dòng)元件。 （ 3） 反應(yīng)速度快 ， 電機(jī)必須具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 、 較大的 轉(zhuǎn)矩 、 盡可能小的機(jī)電時(shí)間常數(shù)和很大的加速度 (400rad / s2以上 )。 0～ 24m / min。 2． 穩(wěn)定性好 穩(wěn)定是指系統(tǒng)在給定輸入或外界干擾作用下 ， 能在 短暫的調(diào)節(jié)過程后 ， 達(dá)到新的或者恢復(fù)到原來的平衡狀態(tài) 。電力電子驅(qū)動(dòng)裝置由 驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路 和 功率 放大器 組成。如果說C裝置是數(shù)控系統(tǒng)的 “大腦” ，是發(fā)布“命令”的“指揮所”，那么進(jìn)給伺服系統(tǒng)則是數(shù)控系統(tǒng)的“四肢” ，是一種“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置 (計(jì)算機(jī) )和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。它接受來自數(shù)控裝置的進(jìn)給指令信號(hào)，經(jīng)變換、調(diào)節(jié)和放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件，轉(zhuǎn)化為直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 3/9/2023 概 述 進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)。 3/9/2023 伺服系統(tǒng)的組成 位置調(diào)解 速度調(diào)解 電流調(diào)解 轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng) 工作臺(tái) 電流反饋 速度反饋 位置反饋 M G 位置、速度和電流環(huán)均由： 調(diào)節(jié)控制模塊 、 檢測(cè) 和 反饋 部分組成。包括定位精度和輪廓加工精度。 4． 調(diào)速范圍寬 調(diào)速范圍是指生產(chǎn)機(jī)械要求電機(jī)能提供的最高轉(zhuǎn)速 和最低轉(zhuǎn)速之比 。 對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求 3/9/2023 對(duì)伺服電機(jī)的要求： （ 1） 調(diào)運(yùn)范圍寬且有良好的穩(wěn)定性 ， 低速時(shí)的速度平穩(wěn)性 （ 2） 電機(jī)應(yīng)具有大的 、 較長(zhǎng)時(shí)間的過載能力 ， 以滿足低速 大轉(zhuǎn)矩的要求 。 電機(jī) 機(jī)械執(zhí)行部件 A相、 B相 C相 、 … f、 n CNC 插補(bǔ)指令 脈沖頻率 f 脈沖個(gè)數(shù) n 換算 脈沖環(huán)形分配變換 功率放大 3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 ? 無位置反饋，精度相對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，其精度主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能和精度。 3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 ? 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ? 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置 (常用伺服電機(jī) )或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。但可對(duì)這類誤差進(jìn)行補(bǔ)償，因而仍可獲得滿意的精度。具有很高的位置控制精度。 優(yōu)點(diǎn)：在低速下可以得到很高的輸出力矩 ， 剛性好 ， 時(shí)間常 數(shù)小 、 反應(yīng)快和速度平穩(wěn) 。 1） 直流伺服系統(tǒng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用大慣量寬調(diào)速永磁直流伺 服電機(jī)和中小慣量直流伺服電機(jī)；主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)采用他激直流伺 服電機(jī) 。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 不需維護(hù) 、 適合于在惡劣環(huán)境下工作 。 C 軸控制功能 。 電樞回路的電壓平衡方程式為 : （ ） Ua─ 電樞上的外加電壓； Ra─ 電樞電阻； Ea─ 電樞反電勢(shì) 。 3) 數(shù)據(jù)表： N、 T、 時(shí)間常數(shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等等。 ② 液體冷卻電機(jī) ③ 內(nèi)裝式主軸電機(jī) 交流伺服電機(jī)的發(fā)展 3/9/2023 速度控制 概述： 速度控制系統(tǒng)由速度控制單元、伺服電機(jī)和速度檢測(cè) 裝置組成。在整個(gè)速度范圍內(nèi)，保持恒轉(zhuǎn)矩。 3/9/2023 直流進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度控制 1.、 直流伺服電機(jī)的調(diào)速原理 根據(jù)機(jī)械特性公式可知調(diào)速有二種方法 :電樞電壓 Ua和 氣隙磁通 Φ ⑴ 改變電樞外加電壓 Ua :由于繞組絕緣耐壓的限制，調(diào)壓只能在額定 轉(zhuǎn)速以下進(jìn)行。 ◆ 晶閘管（可控硅） 調(diào)速系統(tǒng) ◆ 晶體管脈寬調(diào)制（ PWM） 調(diào)速系統(tǒng) ?????? ??????? 0M2Teaea TKKRKU nnTCCRCUn0M2Teaea ??? ???????（ ） （ ） 3/9/2023 (1) 晶閘管調(diào)速系統(tǒng) 1）系統(tǒng)的組成 包括 控制回路 ：速度環(huán)、電流環(huán)、觸發(fā)脈沖發(fā)生器等。作用：加快響應(yīng)、啟動(dòng)、低頻穩(wěn)定等。 原理 ： 三相整流器，由二個(gè)半波整流電路組成。每 組內(nèi)（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。既每個(gè)觸發(fā)脈沖在導(dǎo)通 60186。 120176。 60176。 沒反饋是開環(huán)，特性軟。 3/9/2023 運(yùn)算放大器的類型 ⑴反向比