數(shù)控機床伺服系統(tǒng)概述-免費閱讀
【正文】 根據(jù)運動方向信號 Ux，使兩分頻器中一個做加，一個做減，于是產(chǎn)生向前移相信號 A和向后移相信號 B。 圖 615是脈沖調(diào)寬矩形脈沖發(fā)生器原理圖，其中脈沖加減器和兩個分頻系數(shù)相同的分頻器用于實現(xiàn)數(shù)字移相，計數(shù)觸發(fā)脈沖 和 的頻率是在時鐘脈沖的基礎(chǔ)上，按位置反饋脈沖 Pf和電壓－頻率變換器輸出信號 US的狀態(tài)進行加減的。由于模擬量勵磁方式易受外界干擾而影響精度，所以比較多地采用脈沖調(diào)寬式勵磁方式。 E0m增大， UF也跟著增大，所以的大小實際上反映了 θ 和 之間相位差的大小。該信號首先通過低通濾波器 Ⅰ ，濾去交變信號中的高次諧波和干擾信號，獲得較為理想的正弦波形。直到使位置偏差 Pe=PC－ Pf=0，伺服電動機速度給定值 0。 78 幅值比較伺服系統(tǒng)具體的工作過程如下：初始狀態(tài)時工作臺靜止不動，指令脈沖 ， ，經(jīng)鑒幅器檢測定尺繞組的電動勢幅值為 0，由電壓－頻率變換電路得到反饋脈沖 Pf也為 0。 75 (2) 幅值比較伺服系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)采用幅值工作方式時，感應(yīng)同步器滑尺正弦繞組和分別輸入頻率相同、幅值成正交關(guān)系的勵磁信號：式中 —— 勵磁信號的電壓幅值； —— 已知的電氣角，系統(tǒng)中可通過改變角的大小來控制滑尺勵磁信號的幅值； —— 正弦交變勵磁信號的角頻率。它主要由以下部分組成： 74 ① 完成指令脈沖與反饋脈沖比較的比較器。輸出端為 NE的觸發(fā)器 由下降沿觸發(fā)。此時， =1， =0，上與門輸出為 1，下與門輸出為 0，或門輸出端 S=1。由于 、錯相 180176。這個功能由脈沖加減器完成，如圖 610所示。 X計數(shù)器輸入端同樣接收到 N個基準(zhǔn)脈沖，但由于先前 X計數(shù)器已接收了 PC個正指令脈沖，實際上 X計數(shù)器接收了N+PC個脈沖，所以它的輸出在變化到 360176。由基準(zhǔn)脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生的基準(zhǔn)脈沖信號 f0分成兩路。=176。 55圖 66 相位比較波形圖 56圖 66 相位比較波形圖 57 (4)隨著工作臺的繼續(xù)正向移動，實際相位 超前基準(zhǔn)相位 的數(shù)值增加，當(dāng) 時，經(jīng)鑒相器 ，速度控制信號為零，伺服電動機停轉(zhuǎn)，工作臺停止在指令所要求的位置上，如圖 66d所示。實現(xiàn)相位比較的比較器為鑒相器。 4950 （ 1）能輸出一系列具有一定頻率的脈沖信號，為伺服系統(tǒng)提供一個相位比較基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號發(fā)生器。 A10輸出的負(fù)脈沖同時封鎖 A3和 A7，使指令脈沖和反饋脈沖不能通過 A3和 A7而進入可逆計數(shù)器。 4445 可逆計數(shù)器的內(nèi)容由 0變?yōu)檎龜?shù)，其輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換和放大后，使伺服電動機帶動工作臺正向移動。比較器為由加減可逆計數(shù)器組成的數(shù)字脈沖比較器，其組成框圖如圖 63所示?，F(xiàn)設(shè)工作臺處于靜止?fàn)顟B(tài)。 35 2. 脈沖比較伺服系統(tǒng)組成 圖 62是以光電編碼器為位置檢測元件的脈沖比較伺服系統(tǒng)。具有反饋環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)具有抑制干擾的能力，控制精度較高；但是反饋環(huán)節(jié)的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且增益選擇不當(dāng)時可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。216。步進電機Z1Z2?tf， ?27進給速度 F： 一般步進電機 ： 若： δ= mm 則： 若： δ= 則： 因此，當(dāng) fmax一定時， Fmax與 δ成正比，故我們在談到步進電機開環(huán)系統(tǒng)的最高速度時，都應(yīng)指明是在多大的脈沖當(dāng)量 δ下的 ,否則是沒有意義的。 C39。20AB通電CA39。A B、 C相同時通電，C39。18CA39。A3412CA39。(步距角 )，每個通電循環(huán)周期 (3拍 )磁場在空間旋轉(zhuǎn)了 360176。 磁極軸線對齊；當(dāng) C相通電時，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過 30?角， 3齒和 C180。 C39。按運動方式分： 旋轉(zhuǎn)運動、直線運動式步進電機；216。 步進電機和一般電機不同，一般電機通電后連續(xù)轉(zhuǎn)動，而步進電機則隨輸入的脈沖按節(jié)拍一步一步地轉(zhuǎn)動。 9 開環(huán)控制系統(tǒng)與步進電機 開環(huán)控制系統(tǒng)的組成 開環(huán)控制系統(tǒng)不存在反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)輸出只受輸入的控制。對于主軸電動機，因使用無級調(diào)速，要求有（ 1:100）～（ 1:1000）范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速以及 1:10以上的恒功率調(diào)速。這樣才能在輪廓加工中保證有較好的加工精度。 閉環(huán)伺服系統(tǒng)216。它是一個三環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中，外環(huán)是位置環(huán)，中環(huán)是速度環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。 主軸伺服系統(tǒng)（ 3）按被控對象分類4 （ 1）高精度 由于數(shù)控機床的動作是由伺服電動機直接驅(qū)動的，為了保證移動部件的定位精度，對進給伺服系統(tǒng)要求定位準(zhǔn)確。 7 （ 4）調(diào)速范圍寬 目前數(shù)控機床一般要求進給伺服系統(tǒng)的調(diào)速范圍是 0～30m/min，有的已達(dá)到 240m/min。通常要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載 4～ 6倍而不損壞。目前步進電機僅用于小容量、低速、精度要不高的場合，如經(jīng)濟型數(shù)控設(shè)備、打印機、繪圖機等計算機的外部設(shè)備。 因此，只需要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電機繞組通電相序，便可以獲得所需要的轉(zhuǎn)角 、 轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向 。按使用頻率分： 高頻率和低頻步進電機； 不同的步進電機，其工作原理、驅(qū)動裝置也不完全一樣。BB39。A16 這種工作方式下，三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期，一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。17CA39。 A、 B相同時通電，A、 A39。34 12CA39。 與單三拍相比，六拍驅(qū)動方式的步進角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。 C39。步進電機開環(huán)系統(tǒng)設(shè)計要解決的主要問題 ：– ① 動力計算 ② 傳動計算 ③ 驅(qū)動電路設(shè)計或選擇 傳動計算選擇合適的參數(shù)以滿足脈沖當(dāng)量 ?和進給速度 F的要求。 機械傳動部件的精度；252。 螺距誤差補償 利用計算機的運算處理能力，可以補償滾珠絲杠的螺距累積誤差，以提高進給位移精度。但普遍采用光電編碼器作為位置檢測元件，以半閉環(huán)形式構(gòu)成伺服系統(tǒng)。 (5) 執(zhí)行元件（伺服電動機）。 39 當(dāng)指令脈沖為反向 PC時，控制過程與正向時相同，只是 Pe＜ 0，工作臺反向進給。圖 64為一脈沖比較器，其工作原理是 A AA A A9為或非門； A A A A7為觸發(fā)器； A12為 8位移位寄存器； A A11為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器； A13為可逆計數(shù)器。 46 但也有可能出現(xiàn)指令脈沖和反饋脈沖同時輸入的情況。其特點是將位置指令脈沖和反饋脈沖都變成某個載波脈沖的相位，在鑒相器中進行相位比較，得到實際相位與給定位置相位的相位差 Δ 。 51 （ 6）實現(xiàn)電信號到機械位移轉(zhuǎn)換的執(zhí)行元件。 (1)當(dāng)無進給指令時，即 Pc+=0，工作臺靜止，指令脈沖的相位 與基準(zhǔn)脈沖相位 同相位，同時因工作臺靜止無反饋，故實際相位 也與基準(zhǔn)脈沖相位 同相位，經(jīng)鑒相器 ，則速度控制信號為零，
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