【正文】 沖調(diào)相器的工作原理如下：回路中有標準計數(shù)器和 X計數(shù)器，兩計數(shù)器的分頻數(shù)相同。圖 67為脈沖調(diào)相器的工作原理框圖，該系統(tǒng)分為基準分頻通道和調(diào)相分頻通道兩部分。2023=360176。=360176。 58 鑒相器的輸出信號通常為脈寬調(diào)制波，需經(jīng)低通濾波器去高次諧波，變換為平滑的電壓信號，作為速度控制信號，同時，鑒相器還必須對超前和滯后做出判別，使得速度控制信號 Up在正向指令為正，在反向指令為負。 (3)隨著工作臺的正向移動，有反饋信號產(chǎn)生，由此產(chǎn)生的實際相位 超前基準相位 ，但 仍超前 ，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號仍大于零，伺服電動機正轉(zhuǎn)，工作臺仍正向移動，如圖 66c所示。 53 由于指令相位脈沖 的相位 和實際相位脈沖 的相位 均以基準相位脈沖 的相位 為基準，因此， 和 通過鑒相器即能獲得 超前 ，還是 超前 ，或兩者相等。相位比較的實質(zhì)不是脈沖數(shù)量上的比較，而是脈沖相位之間的比較，如超前或滯后多少。 （ 4）將控制信號與反饋信號進行比較，輸出與相位差成正比電壓信號的鑒相器。它主要由以下部分組成。即使指令脈沖和反饋脈沖同時出現(xiàn)，也由硬件邏輯電路保證，先做加法計數(shù)，后做減法計數(shù)，保證了兩路的脈沖不會丟失。如脈沖比較器輸入端同時出現(xiàn)指令脈沖和反饋脈沖，則 A A5的輸出同時為 0，使 A9輸出為 1，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 A A11有脈沖輸出。當可逆計數(shù)器的內(nèi)容變?yōu)?0時，說明偏差值 Pe=0，即工作臺的實際位置等于指令要求的位移，進給過程結(jié)束。如此時工作臺要做正向進給，正向指令脈沖 Pc+出現(xiàn)，該脈沖經(jīng) A A A A4輸出，使可逆計數(shù)器 A13做加法計數(shù)。若加、減脈沖同時到來時，則由該電路保證先作加法計數(shù)，然后再作減法計數(shù)，這樣可保證兩路計數(shù)脈沖均不會丟失。 40 3. 脈沖比較器 (1)脈沖比較器概述 脈沖比較伺服系統(tǒng)是將 PC的脈沖符號與 Pf的脈沖符號相比較，得到脈沖偏差信號 Pe。 （ 3）工作臺正向運動，即有反饋脈沖 Pf+產(chǎn)生，當 Pf+＝１時，可逆計數(shù)器減１，此時 Pe=Pc+－ Pf+=2－ 1＞ 0，伺服電動機仍正轉(zhuǎn)，工作臺繼續(xù)正向進給。以增量式光電編碼器為例，當光電編碼器與伺服電動機及滾珠絲杠直聯(lián)時，隨著伺服電動機的轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生序列脈沖輸出，脈沖的頻率將隨著轉(zhuǎn)速的快慢而升降。 (3) 完成指令信號與反饋信號相比較的比較器。伺服系統(tǒng)根據(jù)這一偏差信號去驅(qū)動電動機，原理框圖如圖 62所示。這是因為該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，易于實現(xiàn)數(shù)字化的閉環(huán)位置控制。30例 2 設 XY 工作臺由步進電機直接經(jīng)絲桿螺母副驅(qū)動，絲桿螺距為 5mm，步進電機步距角為 150，工作方式三相六拍，工作臺最大行程為 400mm，求：（ 1）脈沖當量；（ 2）微機發(fā)出的脈沖總數(shù)是多少？31(2)計算脈沖數(shù) n， 由 n ?=L(工作臺最大行程）所以，脈沖數(shù)為 ： n =L/ ?=400/=19200步解： （ 1）由計算脈沖當量 ： 360=? L0?已知， L0=5mm， ? =150求脈沖當量 ?計算?=5/360 ?=(mm)32 閉環(huán)伺服系統(tǒng)與與反饋比較形式 閉環(huán)與半閉環(huán)伺服進給系統(tǒng) 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，傳感器安裝在控制目標部件上，直接檢測目標的運動，并將目標的有關信息反饋到控制器，由控制器進行反饋控制。 采取各種精度補償措施。 傳動件和支承件的變形。 影響步進電機開環(huán)系統(tǒng)傳動精度的因素：252。26 例 1： ? = , t = mm, α= 176。21從上述可知，步距角的大小與通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關，其大小可用下式計算： α＝ 360186。BB39。A34 12BC通電34 12CA39。每拍有兩相繞組同時通電 。19 三相反應式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下： A?AB ?B ?BC ?C ? CA， 每個循環(huán)周期分為六拍。 C39。A34 12 B 相通電， 轉(zhuǎn)子 4齒與 B、 B180。 磁極拉住 4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 過 15?， 到達左圖所示位置。A34 12 A相通電， 轉(zhuǎn)子 3齒與 A、 A39。 C39。2. 三相六拍三相六拍 按 A?AB ?B ?BC ?C ? CA的順序給三相繞組輪流通電。每一拍轉(zhuǎn)過 30176。342CA39。A34 12 同理， B相通電時，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)過 30?角， 4齒和 B、 B180?！?三相 ” 指三相步進電機； “ 單 ” 指每次只能一相繞組通電； “ 三拍 ” 指通電三次完成一個通電循環(huán)。BB39。按使用場合分：功率步進電機和控制步進電機；216。13步進電機的分類216。 12 步進電機的角位移量和輸入的脈沖數(shù)成正比。由于所用電源是脈沖電源，所以也稱為脈沖馬達。隨著計算機技術的發(fā)展，除功率驅(qū)動電路之外，其它部分均可由軟件實現(xiàn)，從而進一步簡化結(jié)構(gòu)。通常要求電動機的慣量不小于移動部件慣量。對于數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)主要是速度和位置控制。伺服電動機要有更寬的調(diào)速范圍。6 （ 3）響應快速 為了提高生產(chǎn)率，保證加工精度要求伺服系統(tǒng)有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快。速度控制要求在負載變化時有較強的抗擾動能力，以保證速度恒定。 電氣伺服控制系統(tǒng)（ 2）按使用的執(zhí)行元件分類216。 開環(huán)伺服系統(tǒng)216。第六章 數(shù)控機床伺服系統(tǒng) 概述 開環(huán)控制系統(tǒng)與步進電機驅(qū)動電路 閉環(huán)伺服系統(tǒng)與反饋比較形式 直流伺服電機與調(diào)速系統(tǒng) 交流伺服電機與主軸驅(qū)動系統(tǒng)1 概述 伺服系統(tǒng)的分類 數(shù)控伺服系統(tǒng)由伺服電機（ M）、驅(qū)動信號控制轉(zhuǎn)換電路、電力電子驅(qū)動放大模塊、電流調(diào)解單元、速度調(diào)解單元、位置調(diào)解單元和相應的檢測裝置（如光電脈沖編碼器G）等組成。2216。 電液伺服控制系統(tǒng)216。一般要求定位精度達到 ～ ；高檔設備的定位精度要求達到 。穩(wěn)定性是保證數(shù)控機床正常工作的條件，直接影響數(shù)控加工的精度和表面粗糙度。除去滾珠絲杠和降速齒輪的降速作用?，F(xiàn)代的數(shù)控機床，通常是伺服電動機與絲杠直聯(lián)，沒有降速齒輪，這就要求進給電動機能輸出較大的轉(zhuǎn)矩。 （ 7）慣性匹配 移動部件加速和降速時都有較大的慣量，由于要求系統(tǒng)的快速響應性能好，因而電動機的慣量要與移動部件的慣量匹配。10 步進電機 步進電機流行于上世紀 70年代，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、維修方便，且控制為全數(shù)字化。11 步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為機械角位移的電磁機械裝置。每一步所轉(zhuǎn)過的角度叫做步距角。 在無脈沖輸入時，步進電機在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有的位置而處于定位狀態(tài)。按結(jié)構(gòu)分：單段式（徑向式）、多段式（軸向式）；216。14CA39。氣隙產(chǎn)生以 AA為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機轉(zhuǎn)子受到一個反應轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置： 3齒與 A、 A′極對齊。 C39。1 C39。 按 A?B ?C ?A ? …… 的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動起來。(一個齒距角 )。BB39。 C39。 磁極拉住 3齒，B、 B39。 C39。BB39。 磁極拉住 4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn) 過15?。3. 三相雙三拍三相雙三拍 按 AB ?BC ?CA的順序給三相繞組輪流通電。 C39。ACA通電CA39。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 30? (步距角 )，一 個通電循環(huán)周期 (3拍 )轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 90?(齒距角 )。 圖中： f — 脈沖頻率（ HZ ） α— 步距角 （度） Z Z2 — 傳動齒輪齒數(shù) t — 螺距 (mm) ? — 脈沖當量（ mm）步進電機Z1Z2?tf， ?25傳動比選擇：– 為了湊脈沖當量 ?mm，也為了增大傳遞的扭矩，在步進電機與絲桿之間，要增加一對齒輪傳動副，那么，傳動比 i=Z1/Z2與 α、 ? 、 t之間有如下關系： α— 步距角， ?－脈沖當量， t－ 絲杠導程。提高步進電機開環(huán)伺服系統(tǒng)傳動精度的措施216。 絲桿等機械傳動部件、支承的傳動間隙；252。 適當提高系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)的精度；252。 方法：首先測量出進給絲杠螺距誤差曲線 (規(guī)律 )，然后可采用下列兩種方法實現(xiàn)誤差補償：硬件補償、軟件補償。34 數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng) 在進給伺服系統(tǒng)中，脈沖比較伺服系統(tǒng)應用比較普遍。 脈沖比較伺服系統(tǒng)是將位置指令脈沖與檢測元件反饋脈沖在比較器進行比較，得到位置偏差脈沖信號。 (2) 反映機床工作臺實際位置的位置檢測器。 37 當數(shù)控系統(tǒng)要求工作臺向一個方向進給時，經(jīng)插補運算得到一系列進給脈沖作為指令脈沖，其數(shù)量代表了工作臺的指令進給量，頻率代表了工作臺的進給速度，方向代表了工作臺的進給方向。 （ 2）現(xiàn)有正向指令 PC+=2，可逆計數(shù)器加 2，在工作臺尚未移動之前，反饋脈沖 Pf+=0，可逆計數(shù)器輸出 Pe=Pc+－ Pf+=2－ 0=2，經(jīng)轉(zhuǎn)換，速度指令為正，伺服電動機正轉(zhuǎn)，工作臺正向進給。 當采用絕對式編碼器時，通常情況下，先將位置檢測的代碼反饋信號經(jīng)數(shù)碼－數(shù)字轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字脈沖信號，再進行脈沖比較。位置指令 含義 運算 位置反饋 含義 可逆計數(shù)器運算PC+ 正向運動指令 + Pf+ 正向位置反饋 －PC 反向運動指令 － Pf 反向位置反饋 ＋表 61 PC、 Pf的定義 42 脈沖分離電路的作用是：在加、減