【正文】 出電壓，從而改變 直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn) 速。同相端接地，電位為 0，為實(shí)地；方反 向端電為也為 0，虛地。此時(shí)測(cè)速反饋信號(hào)也增大，與大的速度給定相匹配達(dá)到 新的平衡，電機(jī)以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。 直流脈寬調(diào)制： 功率放大器中的大功率晶體管工作在開 關(guān)狀態(tài)下，開關(guān)頻率保持恒定，用調(diào)整開關(guān)周期 內(nèi)晶體管導(dǎo)通時(shí)間（即改變基極調(diào)制脈沖寬度） 的方法來改變輸出。 T2和 T3同 時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，基極驅(qū)動(dòng)電壓 Ub2= Ub3 = –Ub1。 在 t2 ～ T 區(qū)段 ， T2 、 T3 在 US 和反電動(dòng)勢(shì) E的共同作用下 導(dǎo)通 ， 電樞電流反向， id= id3 由 US→ T3 → T2 → 地。 3/9/2023 （ 4） PWM調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn) ①頻帶寬、頻率高 : 晶體管“結(jié)電容”小，開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于可控（ 50Hz)， 可達(dá) 210KHz。 ⑶ 過載能力， 150%（額定電流的 ）。 調(diào)磁： ◆ 主軸電機(jī)為它激式直流電機(jī)，激磁繞組與電樞繞組 無直接關(guān)系，需由另一直流電源供電。電流型是切換一串方波，方波電流供電，用于大功率。 UI –逆變器 由六個(gè)功率開關(guān)器件組成，常采用大功率晶體管。 ② 專用集成芯片 ③ 單片機(jī)微處理器直接帶有 SPWM信號(hào)產(chǎn)生功能，并有其輸出端 口，如 809 8XC196MC。 1)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式 T = CT Φm I2cosφ2 （ ） 式中： CT –轉(zhuǎn)矩常數(shù)； I2 –折算到定子上的電流； cosφ2 –轉(zhuǎn)子電路功率 因數(shù)。恒 Tm調(diào)速的機(jī)械特性如圖 。其原理是利用矢量變 換將交流機(jī)向直流機(jī)那樣控制，這是在理論和實(shí)踐上的突破。交流感應(yīng)電機(jī)的等效轉(zhuǎn)矩 T = CT Φm I2cosφ2 其中磁通為 矢 量，它是由定子電流 I1與轉(zhuǎn)子電流 I2合成電流 I0產(chǎn)生 的。 F = (ωI)=ΦRm 磁路歐姆定律。 如圖 ，按空間相差 90186。圖 6. 34 c中的 d為激磁繞阻，通以激磁 電流 id， q為電樞繞阻，通以電樞電流 iq， 則 id 產(chǎn)生固定幅度的磁 場(chǎng) Ф， 以 ω0角速度旋轉(zhuǎn)。 分類 ：位置控制按結(jié)構(gòu)分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制；按工作原理分為： 相位控制、幅值控制、數(shù)字控制 等?，F(xiàn)代 全數(shù)字伺服系統(tǒng)在位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)都進(jìn)行數(shù)字控制。隨著電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，檢測(cè)出的反饋脈 沖信號(hào)通過采樣進(jìn)入比較器，按負(fù)反饋原理，誤差減小，當(dāng)誤差為 零時(shí)，工作臺(tái)達(dá)到指令規(guī)定的位置，工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。 3/9/2023 謝謝聽講 歡迎提出寶貴意見和建議 3/9/2023 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH 。具體如下： ⑴ 靜止?fàn)顟B(tài) 指令脈沖 P = 0，工作臺(tái)不動(dòng)，則反饋脈沖 Pf= 0 經(jīng) 比較器比較得誤差（或叫偏差） e = P Pf = 0 ,速度誤差也為零，工 臺(tái)不動(dòng)。 實(shí)際上，伺服系統(tǒng)根據(jù)各環(huán)節(jié)增益、倍率及其他要求，對(duì)位置環(huán) 3/9/2023 位置檢測(cè) 測(cè)速值 位置傳感器 測(cè)速計(jì) 電動(dòng)機(jī) 速度控制 位置控制 指令位置 Doi + DAi 實(shí)際 位置 ?Di Vpi ?Vi VDi KD KV 圖 模擬位置控制系統(tǒng)原理圖 的給定、反饋和誤差信號(hào)還要進(jìn)行處理。轉(zhuǎn)換公式為： ? ??? ??? ?? ?? ??????cossinsincosiiiiiiqd3/9/2023 以上變換是以磁通軸為基準(zhǔn)，所以，變換過程中要測(cè)得實(shí)際磁通，包括幅值和在空間的位置。 3/9/2023 d id iq iα il q β α (F1) ? 激磁繞阻 （ ?） ? ? 電樞繞阻 iβ 圖 二相交流 二相直流變換的計(jì)算圖 即將 二相交流電機(jī)變?yōu)榈刃У?直流 電機(jī)， 見圖 。于是在定子上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其矢量為 Φ ，角速度 ω0 。最后，通過 相反的變換，將等效的直流量還原為三相交流量，控制實(shí)際的三相 感應(yīng)電機(jī)。為此，要進(jìn)行： 三相交變量（矢量）轉(zhuǎn)換為直流（標(biāo)量） ，建立交流電機(jī)的 等效數(shù)學(xué)模型。n↑ = 恒定 故 功率不變 以上交流機(jī)的變頻變壓調(diào)速為非線性，不如直流電機(jī)調(diào)速性能好。 3/9/2023 T n 10 20 30 40 1000 2023 3000 恒 Tm調(diào)速特性曲線 圖 2)恒最大轉(zhuǎn)矩（ Tm）調(diào)速 為了使低速時(shí)， Tm不下降，必須使 E1 / f1 = 常數(shù) 采取 E1 、 f1 協(xié)調(diào)控制。 交流異步電機(jī)中 ， 磁通是定子和轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)合成產(chǎn)生的，所 以不能單獨(dú)調(diào)頻。 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。 SPWM交 –直 –交變壓變頻器的原理框圖如下： M 3～ UI UR ～ UR–整流器 固定電壓不可控整流器，常采用六個(gè)二級(jí)管橋式整流器 結(jié)構(gòu)將交流變?yōu)橹绷?，電壓幅值不變? 變頻調(diào)速的主要環(huán)節(jié)是為交流電機(jī)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。 調(diào)壓： 一般采用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)，同直流進(jìn)給系統(tǒng)一樣。 3/9/2023 ⑴ N、 M—n 特 性，低速恒轉(zhuǎn)矩，高速恒功率。它是由 驅(qū)動(dòng)電壓脈沖寬度 決定的。 接著再變到 電動(dòng)狀態(tài)、續(xù)流 維持電動(dòng)狀態(tài) 反復(fù)進(jìn)行，如上面左圖。分 別加到 T1 、 T T3 、 T4的基極。 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。 造成功率因數(shù)不高的主要原因是感性負(fù)載，如異步電 機(jī)、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(fù)載上并聯(lián)電容。 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。 1 3 2 4 60176。 為保證合閘后兩個(gè)串聯(lián)可控硅能同時(shí)導(dǎo)通 ， 或已截止的相再次導(dǎo)通 ， 采用雙脈沖控制。 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(cè) 編碼器 電機(jī) UR + Uf If IR + E1 ES 3/9/2023 2）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(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)。屬于恒功率調(diào)速。不但有速度控制， 還有位置控制。 2一般 直流電機(jī)的工作特性 dtdJTT LM ???3/9/2023 (1) 永磁直流伺服電機(jī)的性能特點(diǎn) 1) 低轉(zhuǎn)速大慣量 2) 轉(zhuǎn)矩大 3) 起動(dòng)力矩大 4) 調(diào)速泛圍 大 ， 低速運(yùn)行平穩(wěn) ， 力矩波動(dòng)小 (2) 永磁直流伺服電機(jī)性能用特性曲線和數(shù)據(jù)表描述 1) 轉(zhuǎn)矩 速度特性曲線 （ 工作曲線 ） 2) 負(fù)載 工作周期曲線 過載倍數(shù) Tmd， 負(fù)載工作周期比 d。 （ 2） 主軸伺服系統(tǒng) 只是一個(gè)速度控制系統(tǒng) 。 （ 2） 電氣伺服系統(tǒng) 伺服電機(jī) （ 步進(jìn)電機(jī) 、 直流電機(jī)和交流電機(jī) ） 優(yōu)點(diǎn)：操作維護(hù)方便 ， 可靠性高 。 位置控制調(diào)節(jié)器 速度控制 調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng) 檢測(cè)與反饋 單元 位置控制單元 速度控制單元 + + 電機(jī) 機(jī)械執(zhí)行部件 CNC插補(bǔ) 指令 實(shí)際位置反饋 實(shí)際速度反饋 3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 ? 從理論上講，可以消除整個(gè)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動(dòng)量。一般用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 在高速時(shí)為恒功率控制 ， 具有足夠大 的輸出功率 。 3/9/2023 1． 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。 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(qiáng) 。 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)又稱為位置隨動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、伺服機(jī)構(gòu)或伺服單元。 嚴(yán)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。 5． 低速大轉(zhuǎn)矩 進(jìn)給坐標(biāo)的伺服控制屬于恒轉(zhuǎn)矩控制 ， 在整個(gè)速度 范圍內(nèi)都要保持這個(gè)轉(zhuǎn)矩；主軸坐標(biāo)的伺服控制在低速時(shí)為恒轉(zhuǎn) 矩控制 ， 能提供較大轉(zhuǎn)矩 。 ? 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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在精度和速度要求不高、驅(qū)動(dòng)力矩不大的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。 3/9/2023 伺服系統(tǒng)的分類 ? 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) ? 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。 噪聲 、 漏油 。 伺服系統(tǒng)的分類 3/9/2023 3． 按被控對(duì)象分類 （ 1） 進(jìn)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) 。 根據(jù)以上各式可以求得： （ ） 2 一般 直流電機(jī)的工作特性 aTM IKT ??? ? aaaa ERIU ?? ??ea KE M2Teaea TKKRKU ????? ???3/9/2023 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零時(shí)： 理想空載轉(zhuǎn)速 （ ） 當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)： 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ( ） 當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)某一負(fù)載 TL時(shí) 電機(jī)轉(zhuǎn)速與理想空載轉(zhuǎn)速的差 （ ）