【正文】 的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)。 基準(zhǔn)信號(hào)是采用石英晶體振蕩器 。 根據(jù)三相異步電機(jī)定子每相電勢(shì)有效值表達(dá)式 1 1 1 14. 44 NmE f N K??（ 429） 式中 E1—— 定子每相的感應(yīng)電勢(shì)有效值； 1N—— 定子每相繞組匝數(shù) 1NK—— 繞組系數(shù)； m?—— 每極氣隙磁通量 11Ef ?常值1Uf ?常值①額定頻率以下調(diào)速 由式（ 429）可知，要保持 Φm不變，當(dāng)從額定頻率 f1n下調(diào)頻率 f1時(shí)，必須同時(shí)降低 E1，使 這就是恒定電勢(shì)頻率比的控制方式。當(dāng)速度控制器（ SC）將給定速度指令信號(hào) f＊ｍ與速度檢測(cè)器反饋值 fm的偏差放大后，形成轉(zhuǎn)差頻率指令 f＊ｓ，由該 f＊ｓ加上速度檢出信號(hào) fm后，形成逆變器的輸出頻率控制指令 f*，其它控制與 U/f控制相同。 矢量控制變頻調(diào)速是一種高精度的調(diào)速。 對(duì)功率放大器的要求是：能夠提供出幅值足夠大 ， 并且前后沿較好的矩形波勵(lì)磁電流 ， 電路本身的功耗小 ， 效率高：能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行 ， 驅(qū)動(dòng)電源成本低等 。 平滑控制 的作用是使步進(jìn)電機(jī)在低頻段能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其電路與微步電路相似，但它不改變脈沖當(dāng)量 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī)控制步時(shí)電機(jī)時(shí)，主要是做好硬件接口和軟件接口。減少步進(jìn)電機(jī)在低頻運(yùn)行中的振動(dòng)和噪聲，以及實(shí)現(xiàn)精確定位 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩角特性可知 ， 兩相或兩相以上的繞組通電 ， 并且改變其電流大小和方向時(shí) ， 就可得到一個(gè) 相位角變化的合成力矩 ， 即微步運(yùn)行力矩 。包括： 1）脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路； 2）脈沖信號(hào)分配電路； 3）功率驅(qū)動(dòng)電路。 （ 2）鼠籠式異步伺服電機(jī)的矢量控制 矢量控制方式就是將電機(jī)定子電流分解成規(guī)定的 磁場(chǎng)電流 和 轉(zhuǎn)矩電流 ，分別進(jìn)行控制，同時(shí)將二者合成后的定子電流供給電機(jī)。 圖 440所示是轉(zhuǎn)差頻率控制的原理圖。 然而，繞組中的感應(yīng)電勢(shì)難以直接控制，當(dāng)電勢(shì)值較高時(shí)，可忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，認(rèn)為定子相電壓 U1= E1，得 這就是 恒壓頻比 的控制方式。 這種穩(wěn)速精度可達(dá) 2%3%。 11k? 轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng) 4－ 35 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 以正比于偏差 ΔU對(duì)時(shí)間的積分，去控制晶閘管觸發(fā)器的控制角 α，實(shí)現(xiàn)無(wú)靜態(tài)誤差的調(diào)速。一般用來(lái)制造霍爾元件的材料有鍺（ Ge)、硅（ Si)、 砷化銦（ InAs)、銻化銦 (InSb) 直流電機(jī)的調(diào)速原理 式中 Ud—— 加在電樞回路上電壓； ΔU—— 晶閘管正向壓降； Id—— 電機(jī)電樞電流； Rd—— 電機(jī)電樞電路總電阻； n0—— 理想空載轉(zhuǎn)速； Φ——電機(jī)的磁通； CE—— 電勢(shì)常數(shù) 。轉(zhuǎn)速 n為 n = 60f/Z (r/min) 式中 f—— 傳感器輸出周期信號(hào)頻率 （ Hz） Z—— 被測(cè)物體上標(biāo)記（齒）數(shù)。所以，選用測(cè)速發(fā)電機(jī)時(shí)應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行確定。當(dāng) 6不動(dòng)時(shí)，則光電元件 10就得到與參考信號(hào)相同的頻差為 f1 f2的信號(hào)；當(dāng) 6移動(dòng)時(shí)，根據(jù) 多普勒效應(yīng) ， f2要變成 f2（ f2=177。又因激磁線圈電壓 u變化一個(gè)周期時(shí)，鐵芯磁阻變化兩個(gè)周期。 輸出電壓在 N極 處為正的 最大值 ， 在 S極處 為 負(fù)的最大值 。 π/2時(shí) ， 轉(zhuǎn)子繞組中沒有磁力線通過(guò) ， 感應(yīng)電勢(shì)為零 。 碼盤的結(jié)構(gòu)型式也有多種： 光電式、電磁式、接觸式 等。 它與測(cè)量中間過(guò)程無(wú)關(guān) ， 具有抗干擾能力強(qiáng) ， 可靠性高的優(yōu)點(diǎn) 。 為了辨別主光柵運(yùn)動(dòng)方向，把兩個(gè)光電元件 1和 2分別放在間隔為 1/4個(gè)莫爾條紋間距 的地方，如圖 421所示。故廣泛用于生產(chǎn)中檢測(cè)設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等方面。當(dāng)滑尺相對(duì)于定尺移動(dòng)時(shí)，則定尺繞組上感應(yīng)電勢(shì)將隨滑尺位置變化而發(fā)生 周期性 變化。 1) 位置檢測(cè)器 機(jī)械類基準(zhǔn)元件 如絲桿螺母副、多齒分度盤 光學(xué)類基準(zhǔn)元件，如光柵、激光器等 電磁感應(yīng)類基準(zhǔn)元件、磁柵、感應(yīng)同步器 感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)（ 2） 定尺和滑尺的基體通常用鑄鐵或鋼板制成，基體上粘有經(jīng)照像腐蝕工藝制成的方齒形平面繞組（圖 413），然后在繞組表面噴涂一層絕緣保護(hù)層。 ? ?2 2 11 81 10 104 4 2X dEK N mL? ? ? ?? ? ? ?? 881 1 1 1 1 1 1 1 12 2 2 2 10 10e g X b n mNK K K K ??? ? ? ? ? ? ? ???? ? ???80x 10 3703000egK rad sm? ???＝1．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 軸向固有角頻率 的計(jì)算 滾珠絲杠的軸向剛度 軸承剛度 Kb、滾珠螺母剛度 Kn及軸承支架剛度 Ks Kb = 108N/m， KN = 108N/m。 失動(dòng)量和固有頻率的計(jì)算實(shí)例 例 (1)－固有頻率計(jì)算 直流電機(jī)：轉(zhuǎn)速 nm=900r/min。 （ 3）質(zhì)量和慣量 （ 4） 摩擦 粘滯摩擦 影響阻尼數(shù)值，對(duì)系統(tǒng)的振蕩有阻尼作用，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但也使輸出響應(yīng)變慢，即影響了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 1122mKKffmJ???? 或如不計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)阻尼影響，則機(jī)械系統(tǒng)可看作質(zhì)量（或慣量） 彈簧系統(tǒng)，其固有頻率 伺服機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù)－剛度 ? ?360 2sTK M N c m rad???111ni iKK?? ??(2)剛度 伺服傳動(dòng)系統(tǒng)剛度反映出系統(tǒng)抵抗變形的能力。 對(duì)于數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 通常按機(jī)械傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電機(jī)轉(zhuǎn)子之比來(lái)確定 ， 永磁式伺服電機(jī)為 ~， 電磁式伺服電機(jī) ~1。 表 41 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 ②步距精度選擇 步距精度用步距誤差表示，它是指空載情況下，轉(zhuǎn)子離開準(zhǔn)確位置的最大偏移量。每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)一步，所以也稱為 脈沖電動(dòng)機(jī) 。 令 ,則有 得 有利于“提高傳動(dòng)精度”原則 1nm k LKki???? ? ??m??kLKi在精密齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中，傳動(dòng)比相當(dāng)于誤差傳遞系數(shù)，因此，總傳動(dòng)比合理分級(jí)與分配對(duì)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度將產(chǎn)生十分重要影響。 （ 2） “ 最小重量 ” 原則 （ 3） 有利于 “ 提高傳動(dòng)精度 ” 原則 （ 1）“折算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小”原則 44122 2 2 2 2 2 2 21 1 1 2 1 1 1 22222 2112 2 2 41 1 1 11111CB D A A AAAtAAJJ J J i J J iJ J Ji i i i i i i iiiJ i J ii i i i? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?10dJdi?12442 11 2 211 2 02ii i i ???? ? ? ? ????或212122tiiiii??折算到電機(jī)軸上的總慣量為 式中 JA、 JB、 JC 、 JD—— 分別為各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； it、 I i2—— 分別為總傳動(dòng)比和兩級(jí)減速的傳動(dòng)比。 綜合方法有 “力矩峰值綜合” 和 “力矩均方綜合” 。 式中 MWP—— 作用在負(fù)載軸上峰值工作力矩 （ Ncm2） ； JL —— 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （ kg折算到電機(jī)軸上的負(fù)載均方根力矩為 （ 42） 式中 MW—— 作用在負(fù)載軸上的瞬時(shí)工作力矩； MF—— 作用在負(fù)載軸上的瞬時(shí)磨擦力矩； εL—— 負(fù)載軸上的瞬時(shí)角加速度； T—— 載荷變化周期； it—— 總傳動(dòng)比。 對(duì)于 閉環(huán)系統(tǒng) 除滿足加速要求外 ， 折算負(fù)載轉(zhuǎn)量 JL還應(yīng)與伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JM合理匹配 。 ②在總轉(zhuǎn)角誤差中， 低速級(jí)的誤差 占的 比重 較大，如本例的第一種情況中，末級(jí)占總誤差的 86%，因此末級(jí)采用精度等級(jí)較高的齒輪副，可顯著地減小總折算轉(zhuǎn)角誤差。 ?在負(fù)載能力允許范圍內(nèi)，不因電源電壓、負(fù)載、環(huán)境條件的波動(dòng)而變化。 直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速特性曲線如圖 49所示 。 nLTT?②轉(zhuǎn)矩的選擇 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 Tn，主要依據(jù)折算到電機(jī)軸上負(fù)載力矩 TL選定，即 如果電機(jī)工作在間斷工作區(qū)，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩可以小于負(fù)載力矩。cm/脈沖）； θ——單位脈沖下伺服電機(jī)軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角（176。靜磨擦力客觀上助長(zhǎng)了失動(dòng)現(xiàn)象，這是因?yàn)殪o磨擦力的存在，必然要增大驅(qū)動(dòng)力，相應(yīng)增加了彈性變形之故。 齒輪箱：高速鏈傳動(dòng)比 iH=3,低速鏈傳動(dòng)比 1. 5；折算到電機(jī)軸的齒輪系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：高速鏈JGMH= 102kg2 g e g m?? ? ? ?360 360 8 1532 2 3pm TK N m rad?? ?? ?