【正文】 學等10大學科門類，是教育部授權的聯合培養(yǎng)博士研究生單位。第三篇：河南科技大學河南科技大學 學校簡介河南科技大學位于素有“千年帝都、牡丹花城”之稱的歷史文化名城洛陽市，歷史上曾有13個朝代在此建都，山水秀美，人杰地靈。它是低速運動不平穩(wěn)的體現。在輪廓加工過程中，常要求坐標軸瞬時啟?；蚋淖兯俣?，這時進給伺服系統(tǒng)的跟隨誤差就會影響輪廓精度。⑵輪廓誤差△R與加工園弧的半徑 R成反比。各個環(huán)節(jié)的wn應避開系統(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）：式中： JL ：傳動部件折算到伺服電機輸出軸上的慣量Jm：電機的慣量 要滿足這一要求有兩個途徑：盡可能使執(zhí)行部件折算到電機軸上的慣量減小。例如，采用滾動、靜壓導軌就是減少機械系統(tǒng)的阻尼。下面定性分析和介紹幾個重要參數對系統(tǒng)性能影響及其確定方法。，要盡可能增大傳動機構的剛度K，這是因為當K較小時，將產生較大的彈性變形，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行的，即無負載力（Fc =0）。KS 與跟隨誤差△D 的關系。機械傳動與執(zhí)行單元的輸入為電機的角位移θm，輸出為工作臺的線位移X0，其機械系統(tǒng)力平衡方程為：拉氏變換：結構框圖：由此可知，機械系統(tǒng)可視為一個二階振動環(huán)節(jié)。調節(jié)器的全部軟件化使控制理論中的許多控制思想和手段，包括經典的、現代的、智能的等新型的控制方法都可以衩方便地引進來，例如：魯棒控制、自適應控制、變參數控制、變結構控制、神經網絡控制、模糊控制、專家系統(tǒng)控制等等。由于電流環(huán)的結構和參數還是固定的，所以還不能通過微機改變控制策略，以獲得較理想的控制效果。不過系統(tǒng)中的微機常由單片機來構成。位置控制的調節(jié)運算部分由軟件實現，增加了靈活性：調節(jié)器的參數可以通過進行修改、設定調節(jié)算法可以采用較復雜的算法，以提高控制性能（變結構、變增益）可增加許多輔助功能（故障診斷、脈沖當量變換等）零點漂移可通過軟件進行補償由于這種系統(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，如它的內環(huán)參數（速度、電流）和位置環(huán)中D/A轉換器的位數依然是固定的。柔性差：系統(tǒng)全由硬件構成，使得它的各調節(jié)器參數在機電聯調整定后就固定下來了，不易改變，這對負載慣量變化不大的位置伺服系統(tǒng)（如車床刀架進給控制），可獲得滿意的控制性能指。⑷噪聲峰值大于邏輯電平時，對數據的最高位和最低位的干擾出錯程序是相同的，這種錯誤可能導致系統(tǒng)致命的危害。數字型系統(tǒng)：特征：這類系統(tǒng)是指至少其位置環(huán)控制與調節(jié)采用數字控制技術，即位置指令和反饋信號都不再是模擬信號 改用數字信號（邏輯電平脈沖信號）的系統(tǒng)。⑶對弱信號信噪分離困難，控制精度的提高受到限制。方法：首先測量出進給絲框螺距誤差曲線(規(guī)律)，然后可采用下列兩種方法實現誤差補償：硬件補償、軟件補償。 概述影響步進電機開環(huán)系統(tǒng)傳動精度的因素： ⑴步進電機的步距角精度； ⑵機械傳動部件的精度；⑶絲桿等機械傳動部件、支承的傳動間隙； ⑷傳動件和支承件的變形。 交流伺服電機轉速 n 調速的理論基礎結論：交流伺服電機變頻調速的關鍵是要獲得可調頻調 壓的交流電源 調頻調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論：變頻器實現變頻調壓的關鍵是逆變器控制端獲得要求的控制波形（如SPWM波）。第三節(jié) 進給伺服驅動系統(tǒng) ⑦電刷、維護不便四、交流伺服電機及驅動由于直流伺服電機具有優(yōu)良的調速性能，80年代初至90年代中，在要求調速性能較高的場合，直流伺服電機調速系統(tǒng)的應用一直占據主導地位?？商岣吡藱C床的加工精度。三、直流伺服電機及驅動直流電機的工作原理是建立在電磁力定律基礎上的，電磁力的大小正比于電機中的氣隙磁場，直流電機的勵磁繞組所建立的磁場是電機的主磁場，按對勵磁繞組的勵磁方式不同，直流電機可分為：他激式、并激式、串激式、復激式、永磁式。（與主運動（主軸）系統(tǒng)比較）： ①功率相對較小； ②控制精度要求高；③控制性能要求高，尤其是動態(tài)性能二、步進電機及其驅動裝置步進電機流行于70年代，該系統(tǒng)結構簡單、控制容易、維修方面，且控制為全數字化。它提供執(zhí)行部分運動所需的動力，在數控機床上常用的電機有：①步進電機②直流伺服電機 ③交流伺服電機 ④直線電機。分辨率（分辨角）α設增量式碼盤的規(guī)格為 n 線/轉：結構和工作原理⑴碼盤基片上有多圈碼道，且每碼道的刻線數相等； ⑵對應每圈都有光電傳感器；⑶輸出信號的路數與碼盤圈數成正比； ⑷檢測信號按某種規(guī)律編碼輸出，故可測得被測軸的周向絕對位置。相位差進行細分處理（四倍頻電路實現）。其中，光電碼盤在數控機床上應用較多，而由霍爾效應構成的電磁碼盤則可用作速度檢測元件。串聯方式 n 10串并聯方式 n≥ 10使用注意事項在安裝方面：（安裝面的精度、接縫的調整精度）（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結論：只要能測出Uo與UC相位差θ1，就可求得滑尺與定尺 相對位移量 x。按輸出信號的形式分類：數字式和模擬式 按測量基點的類型分類：增量式和絕對式按位置檢測元件的運動形式分類：回轉型和直線型 第二節(jié) 進給伺服系統(tǒng)的位置檢測裝置二、感應同步器①結構常用位置檢測裝置分類表②.分類感應同步器是利用勵磁繞組與感應繞組間發(fā)生相對位移時，由于電磁耦合的變化，感應繞組中的感應電壓隨位移的變化而變化，借以進行位移量的檢測。它是閉環(huán)、半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)的重要組成部分。通常要求從 0→Fmax（Fmax→0），其時間應小于200ms，且不能有超調，否則對機械部件不利，有害于加工質量 。即△F盡可能?。划斬撦d突變時，要求速度的恢復時間短且無振蕩。靜態(tài)：定位精度和重復定位精度要高，即定位誤差和重復定位誤差要小。43．簡述步進電機的工作原理和使用特性。重點：伺服電機及其驅動；常用位置檢測裝置的工作原理。要求了解伺服系統(tǒng)的組成和分類，掌握步進電機及其驅動裝置和常用數控機床的位置檢測裝置的工作原理。42．簡述閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)的控制原理。第一節(jié) 概述二、NC機床對數控進給伺服系統(tǒng)的要求(在調速范圍內)調速范圍：一般要求：穩(wěn)定性：指輸出速度的波動要少，尤其是在低速時的平穩(wěn)性顯得特別重要。在系統(tǒng)負載范圍內，當負載變化時，輸出速度應基本不變。這是對伺服系統(tǒng)動態(tài)性能的要求，即在無超調的前提下，執(zhí)行部件的運動速度的建立時間 tp 應盡可能短。作用：實時測量執(zhí)行部件的位移和速度信號，并變換成位置控制單元所要求的信號形式，將運動部件現實位置反饋到位置控制單元，以實施閉環(huán)控制。⑶使用維護方便，適應機床工作環(huán)境； ⑷成本低。根據滑尺正、余旋繞組上激磁電壓Us、Uc供電方式的不同可構成不同檢測系統(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