【正文】 減速時，因誤差不斷減小，使工作臺減速運動。在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，經(jīng)常采用由光電脈沖編碼器組成的位置檢測裝置，在全閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，經(jīng)常采用光柵及其電路作為位置檢測裝置。下面主要介紹閉環(huán)數(shù)字伺服系統(tǒng)的位置控制。這里，就是將 iα iβ轉(zhuǎn)化為 id與 iq。 與三相 A、 B、 C產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場一致 。圖 a為三相交流電機中彼此相差 120186。如果 僅控制定子電壓和頻率，其輸出特性（ n=f(T)）也不是線性。 如果能 模擬 直流伺服電機直流伺服電機 ，求出交流伺服電機與之對應(yīng)的等效磁，求出交流伺服電機與之對應(yīng)的等效磁場和等效場和等效 電樞電流，分別獨立控制，就會使交流電機具有直流電機相似的優(yōu)良特性。其原理是利用矢量變換將交流機向直流機那樣控制，這是在理論和實踐上的突破。 從圖中可以看出 低速時的最大轉(zhuǎn)矩得到了提高，與高速時的轉(zhuǎn)矩一樣。如此知： T與 Φ m 、 I2成正比，要保持 T不變，則需要 Φ m不變。 磁通過弱磁通過弱 — 沒有充分利用鐵心，是一種浪費。 正弦的正負半周均如此處理。還有空間電壓矢量 PWM 、最優(yōu) PWM 、預(yù)測 PWM 、隨機PWM 、規(guī)則采樣數(shù)字化 PWM 等等。3/9/2023 交流進給運動的速度控制由電機學(xué)知，交流電機轉(zhuǎn)速公式：式中： f – 定子電源頻率 p – 磁激對數(shù) S – 轉(zhuǎn)差率 ns – 定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n– 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 異步電機 變頻 – 用于籠型電機 調(diào)壓 :定子電壓 電磁磚差離合器 調(diào)阻 :轉(zhuǎn)子電組 串級調(diào)速 交 – 直 – 交 交 – 交 交 – 直 – 交 交 – 交變轉(zhuǎn)差率變頻變頻同步電機交流電動機由此可知調(diào)速方法：（ ）（ ）3/9/2023對于進給系統(tǒng)常使用交流同步電機，該電機沒有轉(zhuǎn)差率，電機轉(zhuǎn)速公式變?yōu)椋簭氖街锌梢钥闯觯褐荒苡米冾l調(diào)速，并且是有效方法。 調(diào)磁部分 — 恒功率調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速。④ 動態(tài)硬度好 : 校 正瞬態(tài)負載擾動能力強，頻帶寬，動態(tài)硬度高。⑥ 電機速度的改變： 電樞上的 平均 電壓 UAB越大，轉(zhuǎn)速越高。 UAB=US。Ub Ub Ub3Ub4 –為調(diào)制器輸出，經(jīng)脈沖分配、基極驅(qū)動轉(zhuǎn)換過來的脈沖電壓。 ② 控制回路： 速度調(diào)節(jié)器； 電流調(diào)節(jié)器； 固定頻率振蕩器及三角波發(fā)生器； 脈寬調(diào)制器和基極驅(qū)動電路 。 cos φ 越高越好。③ 觸發(fā)脈沖發(fā)生器：正弦波同步鋸齒波觸發(fā) 電路，與 F直流信號疊加。60176。 按管號排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。 可控硅整流放大器：整流、放大、驅(qū)動，使電機轉(zhuǎn)動。 ⑵ 改變氣隙磁通量 Φ ： 改激磁電流即可改 Φ ，在 Ua恒定情況下，磁場接 近飽和，故只能弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以上進行。進給運動： 是保證軌跡、尺寸和形位精度的。2023 Ⅰ 速度極限 6000 3．永磁直流伺服電機的工作特性 3/9/2023 3．永磁直流伺服電機的工作特性 d% 80 110% 120% 60 130% 140% 40 160% d 180% 20 200% 0 1 3 tR 6 10 30 60 100 tR(min) 根據(jù)以上各式可以求得： （ ） 2 一般 直流電機的工作特性 3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 3/9/20233．按被控對象分類 （ 1）進給伺服系統(tǒng) 指一般概念的位置伺服系統(tǒng)，包 括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。噪聲、漏油。3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 n 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)w 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖的虛線所示，直接對運動部件的實際位置進行檢測。n 這類系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉等優(yōu)點，在精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的場合得到廣泛應(yīng)用。5． 低速大轉(zhuǎn)矩 進給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制，在整個速度 范圍內(nèi)都要保持這個轉(zhuǎn)矩；主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時為恒轉(zhuǎn) 矩控制，能提供較大轉(zhuǎn)矩。 嚴格來說：位置控制包括位置、速度和電流控制；速度控制包括速度和電流控制。 數(shù)控機床伺服系統(tǒng)又稱為位置隨動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、伺服機構(gòu)或伺服單元。 該系統(tǒng)包括了大量的電力電子器件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，綜合性強 。3/9/20231． 精度高 伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程 度。在高速時為恒功率控制，具有足夠大 的輸出功率。一般用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元 速度控制單元++ 電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 w 從理論上講，可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動量。（ 2）電氣伺服系統(tǒng) 伺服電機（ 步進電機 、直流電機和交流電機） 優(yōu)點：操作維護方便，可靠性高。 （ 2）主軸伺服系統(tǒng) 只是一個速度控制系統(tǒng)。圖 6﹒ 9負載 工作周期曲線M/（ Ncm） 轉(zhuǎn)矩極限12023不但有速度控制， 還有位置控制。屬于恒功率調(diào)速。速度調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器觸發(fā)脈沖發(fā)生器可控硅整流器電流反饋速度反饋電流檢測編碼器 電機UR+ Uf IfIR+E1ES3/9/20232）主回路 工作原理組成 ： 由大功率晶閘 管構(gòu)成的三相全控橋式（三相全波）反并接可逆電路， 分成二大部分（ Ⅰ 和 Ⅱ ），每部分內(nèi)按三相橋式連接，二組反并接， 分別實現(xiàn)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)。 為保證合閘后兩個串聯(lián)可控硅能同時導(dǎo)通 ， 或已截止的相再次導(dǎo)通 ， 采用雙脈沖控制。1 32 460176。① 速度調(diào)節(jié)器：比例積分 PI，高放大（相當(dāng) C短路） —緩放大 —增放大 —穩(wěn)定（相當(dāng) C 開路）無靜差。 造成功率因數(shù)不高的主要原因是感性負載，如異步電機、工頻爐、日光燈的功率因數(shù)都不高；提高功率因數(shù)的辦法是在感性負載上并聯(lián)電容。 區(qū)別 ： 與晶閘管調(diào)速系統(tǒng)比較，速度調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié) 器原理一樣。分別加到 T1 、 TT3 、 T4的基極。 接著再變到 電動狀態(tài)、續(xù)流 維持電動狀態(tài) 反復(fù)進行，如上面左圖。它是由 驅(qū)動電壓脈沖寬度 決定的。 3/9/2023 ⑴ N、 M—n 特 性，低速恒轉(zhuǎn)矩，高速恒功率。調(diào)壓： 一般采用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)，同直流進給系統(tǒng)一樣。變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是為交流電機提供變頻、變壓電源的變頻器，變頻器分為： ● 交 –直 –交變頻器 分電壓型和電流型。 SPWM 交 –直 –交變壓變頻器的原理框圖如下：M3～UIUR～UR–整流器 固定電壓不可控整流器，常采用六個二級管橋式整流器 結(jié)構(gòu)將交流變?yōu)橹绷?，電壓幅值不變。圖 正弦脈寬調(diào)制原理3/9/2023 ② SPWM 控制波的生成 :正弦波 — 三角波調(diào)制 、方波 — 三角波調(diào)制。沒有充分利用鐵心，是一種浪費。nT10 20 30 40100020233000恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性曲線圖 即要求 u1 / f1 = 常數(shù)此時，機械特性曲線族如 圖 。3/9/202310 20 30 40 50 6010002023nT圖 6. 33 恒功率調(diào)速 基頻以上調(diào)速稱為 恒功率調(diào)速。矢量變換將交流機向直流機那樣控制，這是在理論和實踐上的突破。為此，要進行： 三相交變量（矢量）轉(zhuǎn)換為直流（標(biāo)量） ，建立交流電機的 等效數(shù)學(xué)模型。 為此，可利用等效概念，將三相交流輸入電流 變?yōu)榈刃У闹绷麟姍C中彼此獨立的激磁電流 If和電樞電流 Ia。空間角度的三個定子繞組，分別通以時間相差 120186。A AB CddqqΦ Φ Φω 0ω 0αβ3/9/202360o60oFCFAFBFαFβ圖 三相交流 二交流相磁勢變換 的計算圖見圖 ， 其轉(zhuǎn)換磁勢為：激磁磁動勢與電樞磁動勢正交 按磁勢與電流成正比的關(guān)系， 同理，其轉(zhuǎn)換電流為： 按三相平衡量與二相平衡量等 效的原則，其它物理量轉(zhuǎn)換可 以用相同的方法。在圖 中， iα、 iβ 的合成矢量 i1在 Ф方向和其垂直方向投影，即可求出 id與 iq。 位置控制環(huán)是伺服系統(tǒng)的外環(huán)，它接收數(shù)控裝置插補器每個插補采樣周期發(fā)出的指令，作為位置環(huán)的給定。通過檢測裝置進行檢測、反饋，進行脈沖比較。 ⑶ 指令為負向脈沖時 P＜ 0，運動情況與指令為正向脈沖時 一樣，只是 e = P Pf ＜ 0，工作臺向反方向進給。 加速時，指令值由零不斷增加，誤差也不斷加大，使工作臺加速運動。3/9/2023