【正文】 學(xué)等10大學(xué)科門類，是教育部授權(quán)的聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生單位。第三篇：河南科技大學(xué)河南科技大學(xué) 學(xué)校簡(jiǎn)介河南科技大學(xué)位于素有“千年帝都、牡丹花城”之稱的歷史文化名城洛陽(yáng)市，歷史上曾有13個(gè)朝代在此建都，山水秀美，人杰地靈。它是低速運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)的體現(xiàn)。在輪廓加工過(guò)程中，常要求坐標(biāo)軸瞬時(shí)啟停或改變速度，這時(shí)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的跟隨誤差就會(huì)影響輪廓精度。⑵輪廓誤差△R與加工園弧的半徑 R成反比。各個(gè)環(huán)節(jié)的wn應(yīng)避開系統(tǒng)的工作頻率范圍，以免在工作頻率上發(fā)生共振。一般要求（交流伺服電機(jī)）：式中： JL ：傳動(dòng)部件折算到伺服電機(jī)輸出軸上的慣量Jm：電機(jī)的慣量 要滿足這一要求有兩個(gè)途徑：盡可能使執(zhí)行部件折算到電機(jī)軸上的慣量減小。例如，采用滾動(dòng)、靜壓導(dǎo)軌就是減少機(jī)械系統(tǒng)的阻尼。下面定性分析和介紹幾個(gè)重要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能影響及其確定方法。，要盡可能增大傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度K，這是因?yàn)楫?dāng)K較小時(shí)，將產(chǎn)生較大的彈性變形，從而加大定位誤差。定位精度的檢查通常是在空載的情況進(jìn)行的，即無(wú)負(fù)載力（Fc =0）。KS 與跟隨誤差△D 的關(guān)系。機(jī)械傳動(dòng)與執(zhí)行單元的輸入為電機(jī)的角位移θm，輸出為工作臺(tái)的線位移X0，其機(jī)械系統(tǒng)力平衡方程為：拉氏變換：結(jié)構(gòu)框圖：由此可知，機(jī)械系統(tǒng)可視為一個(gè)二階振動(dòng)環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)器的全部軟件化使控制理論中的許多控制思想和手段，包括經(jīng)典的、現(xiàn)代的、智能的等新型的控制方法都可以衩方便地引進(jìn)來(lái)，例如：魯棒控制、自適應(yīng)控制、變參數(shù)控制、變結(jié)構(gòu)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)控制等等。由于電流環(huán)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)還是固定的，所以還不能通過(guò)微機(jī)改變控制策略，以獲得較理想的控制效果。不過(guò)系統(tǒng)中的微機(jī)常由單片機(jī)來(lái)構(gòu)成。位置控制的調(diào)節(jié)運(yùn)算部分由軟件實(shí)現(xiàn)，增加了靈活性：調(diào)節(jié)器的參數(shù)可以通過(guò)進(jìn)行修改、設(shè)定調(diào)節(jié)算法可以采用較復(fù)雜的算法，以提高控制性能（變結(jié)構(gòu)、變?cè)鲆妫┛稍黾釉S多輔助功能（故障診斷、脈沖當(dāng)量變換等）零點(diǎn)漂移可通過(guò)軟件進(jìn)行補(bǔ)償由于這種系統(tǒng)的速度單元仍是模擬型的，全硬件型系統(tǒng)中存在的問題并未明顯解決，如它的內(nèi)環(huán)參數(shù)（速度、電流）和位置環(huán)中D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)依然是固定的。柔性差：系統(tǒng)全由硬件構(gòu)成，使得它的各調(diào)節(jié)器參數(shù)在機(jī)電聯(lián)調(diào)整定后就固定下來(lái)了，不易改變，這對(duì)負(fù)載慣量變化不大的位置伺服系統(tǒng)（如車床刀架進(jìn)給控制），可獲得滿意的控制性能指。⑷噪聲峰值大于邏輯電平時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的最高位和最低位的干擾出錯(cuò)程序是相同的，這種錯(cuò)誤可能導(dǎo)致系統(tǒng)致命的危害。數(shù)字型系統(tǒng)：特征：這類系統(tǒng)是指至少其位置環(huán)控制與調(diào)節(jié)采用數(shù)字控制技術(shù)，即位置指令和反饋信號(hào)都不再是模擬信號(hào) 改用數(shù)字信號(hào)（邏輯電平脈沖信號(hào)）的系統(tǒng)。⑶對(duì)弱信號(hào)信噪分離困難，控制精度的提高受到限制。方法：首先測(cè)量出進(jìn)給絲框螺距誤差曲線(規(guī)律)，然后可采用下列兩種方法實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償：硬件補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償。 概述影響步進(jìn)電機(jī)開環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素： ⑴步進(jìn)電機(jī)的步距角精度； ⑵機(jī)械傳動(dòng)部件的精度；⑶絲桿等機(jī)械傳動(dòng)部件、支承的傳動(dòng)間隙； ⑷傳動(dòng)件和支承件的變形。 交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速 n 調(diào)速的理論基礎(chǔ)結(jié)論：交流伺服電機(jī)變頻調(diào)速的關(guān)鍵是要獲得可調(diào)頻調(diào) 壓的交流電源 調(diào)頻調(diào)壓電源的分類電壓型變頻器方案示意圖電壓型變頻器工作原理結(jié)論：變頻器實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)壓的關(guān)鍵是逆變器控制端獲得要求的控制波形（如SPWM波）。第三節(jié) 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ⑦電刷、維護(hù)不便四、交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)由于直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，80年代初至90年代中，在要求調(diào)速性能較高的場(chǎng)合，直流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用一直占據(jù)主導(dǎo)地位?？商岣吡藱C(jī)床的加工精度。三、直流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的工作原理是建立在電磁力定律基礎(chǔ)上的，電磁力的大小正比于電機(jī)中的氣隙磁場(chǎng)，直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組所建立的磁場(chǎng)是電機(jī)的主磁場(chǎng)，按對(duì)勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁方式不同，直流電機(jī)可分為：他激式、并激式、串激式、復(fù)激式、永磁式。（與主運(yùn)動(dòng)（主軸）系統(tǒng)比較）： ①功率相對(duì)較小； ②控制精度要求高；③控制性能要求高，尤其是動(dòng)態(tài)性能二、步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置步進(jìn)電機(jī)流行于70年代，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、維修方面，且控制為全數(shù)字化。它提供執(zhí)行部分運(yùn)動(dòng)所需的動(dòng)力，在數(shù)控機(jī)床上常用的電機(jī)有：①步進(jìn)電機(jī)②直流伺服電機(jī) ③交流伺服電機(jī) ④直線電機(jī)。分辨率（分辨角）α設(shè)增量式碼盤的規(guī)格為 n 線/轉(zhuǎn)：結(jié)構(gòu)和工作原理⑴碼盤基片上有多圈碼道，且每碼道的刻線數(shù)相等； ⑵對(duì)應(yīng)每圈都有光電傳感器；⑶輸出信號(hào)的路數(shù)與碼盤圈數(shù)成正比； ⑷檢測(cè)信號(hào)按某種規(guī)律編碼輸出，故可測(cè)得被測(cè)軸的周向絕對(duì)位置。相位差進(jìn)行細(xì)分處理（四倍頻電路實(shí)現(xiàn)）。其中，光電碼盤在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較多，而由霍爾效應(yīng)構(gòu)成的電磁碼盤則可用作速度檢測(cè)元件。串聯(lián)方式 n 10串并聯(lián)方式 n≥ 10使用注意事項(xiàng)在安裝方面：（安裝面的精度、接縫的調(diào)整精度）（避免切屑、油污、灰塵的影響）在電氣方面：要保證激磁電壓波形的對(duì)稱性和保真性。在鑒幅型系統(tǒng)中，激磁電壓是頻率、相位相同，幅值不同的交變電壓： US = Um sinθ2sinωt UC = Um cosθ2sinωt θ2= π x 2 ／τ（x 2是指令位移值）Uo = Uos+ Uos=KUScosθ1－K Ucsinθ1= K Um sinθ2 cosθ1sinωt －K Um cosθ2sinωtsinθ1 = K Um sin（θ2－θ1）sinωt結(jié)論：只要能測(cè)出Uo與UC相位差θ1，就可求得滑尺與定尺 相對(duì)位移量 x。按輸出信號(hào)的形式分類：數(shù)字式和模擬式 按測(cè)量基點(diǎn)的類型分類：增量式和絕對(duì)式按位置檢測(cè)元件的運(yùn)動(dòng)形式分類：回轉(zhuǎn)型和直線型 第二節(jié) 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置二、感應(yīng)同步器①結(jié)構(gòu)常用位置檢測(cè)裝置分類表②.分類感應(yīng)同步器是利用勵(lì)磁繞組與感應(yīng)繞組間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，由于電磁耦合的變化，感應(yīng)繞組中的感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化，借以進(jìn)行位移量的檢測(cè)。它是閉環(huán)、半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分。通常要求從 0→Fmax（Fmax→0），其時(shí)間應(yīng)小于200ms，且不能有超調(diào)，否則對(duì)機(jī)械部件不利，有害于加工質(zhì)量 。即△F盡可能??；當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求速度的恢復(fù)時(shí)間短且無(wú)振蕩。靜態(tài)：定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位誤差要小。43．簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)的工作原理和使用特性。重點(diǎn)：伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)；常用位置檢測(cè)裝置的工作原理。要求了解伺服系統(tǒng)的組成和分類，掌握步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)裝置和常用數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置的工作原理。42．簡(jiǎn)述閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制原理。第一節(jié) 概述二、NC機(jī)床對(duì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求(在調(diào)速范圍內(nèi))調(diào)速范圍：一般要求：穩(wěn)定性：指輸出速度的波動(dòng)要少，尤其是在低速時(shí)的平穩(wěn)性顯得特別重要。在系統(tǒng)負(fù)載范圍內(nèi)，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出速度應(yīng)基本不變。這是對(duì)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求，即在無(wú)超調(diào)的前提下，執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度的建立時(shí)間 tp 應(yīng)盡可能短。作用：實(shí)時(shí)測(cè)量執(zhí)行部件的位移和速度信號(hào)，并變換成位置控制單元所要求的信號(hào)形式，將運(yùn)動(dòng)部件現(xiàn)實(shí)位置反饋到位置控制單元，以實(shí)施閉環(huán)控制。⑶使用維護(hù)方便，適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境； ⑷成本低。根據(jù)滑尺正、余旋繞組上激磁電壓Us、Uc供電方式的不同可構(gòu)成不同檢測(cè)系統(tǒng)——鑒相型系統(tǒng)和鑒幅型系統(tǒng) 在鑒相型系統(tǒng)中，激磁電壓是頻率、幅值相同，相位差為 π/2的交變電壓： US = Um sinωt UC = Um cosωt 則： Uo =Uos+ Uos=KUScosθ1－K Ucsinθ1= K Um sinωt cosθ1－K Um cosωt