數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)概述(存儲(chǔ)版)
【正文】 伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，工作臺(tái)仍靜止，如圖 66a所示。如感應(yīng)同步器一個(gè)節(jié)距τ=2mm （相當(dāng) 360176。 在感應(yīng)同步器中，相位角 與直線位移 X成正比，當(dāng)采用旋轉(zhuǎn)變壓器時(shí)，相位角 即為角位移本身。當(dāng)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)觸發(fā)兩計(jì)數(shù)器后，兩計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)頻率相同，但相位卻不同。結(jié)果使 X計(jì)數(shù)器的相位比較標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器超前了（ 1= PC+/N360176。當(dāng)輸入一個(gè) PC－ 指令脈沖時(shí)，觸發(fā)器 1的 Q1變?yōu)?1，觸發(fā)器 2的 Q2也變?yōu)?1，由于 為 0，封住了與非門(mén) Ⅰ ，所以扣除了一個(gè) 序列脈沖。式中為指令信號(hào)的二分之一分頻，為位置信號(hào)的二分之一分頻?？梢酝ㄟ^(guò)低通濾波的方法取出它的直流分量，作為相位差 △ 的電平指示。幅值比較伺服系統(tǒng)常用感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置檢測(cè)元件。 ⑥ 將定尺的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榉敌盘?hào)的鑒幅器。這項(xiàng)工作由鑒幅器來(lái)完成。此時(shí)定尺和滑尺間的位移角 超前于勵(lì)磁信號(hào)的電氣角 ，定尺繞組電動(dòng)勢(shì)幅值 E0m＞ 0，經(jīng)前置放大器、鑒幅器和電壓－頻率變換器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的的反饋脈沖 Pf。當(dāng)工作臺(tái)到達(dá)進(jìn)給指令要求的位置并穩(wěn)定后，有 ，數(shù)顯裝置顯示的電氣角 ，實(shí)際上就是的位移角 ，即工作臺(tái)的位移量。這樣在 UE處得到了一單向脈動(dòng)的直流信號(hào)。壓控振蕩器（ VCO）將輸入的單極性直流電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的脈沖輸出。如用傅立葉級(jí)數(shù)對(duì) U1和 U2進(jìn)行展開(kāi)，并消去高次諧波，則 U1和 U2信號(hào)的基波分量為： 88 可以看出，設(shè)法消除高次諧波的影響后，用脈寬調(diào)制的矩形波勵(lì)磁與正弦波勵(lì)磁在幅值工作方式下工作的功能完全相當(dāng)。 和cos0176。加于滑尺的相應(yīng)繞組上。 8990 當(dāng)無(wú)實(shí)際值脈沖時(shí)，時(shí)鐘脈沖 CP直接加于分頻器，分頻結(jié)果輸出為參考信號(hào)。則兩勵(lì)磁繞組信號(hào) U1和 U2為： 87 式中 A—— 矩形波的幅值 —— 正弦波勵(lì)磁中的電氣角，在此為影響矩形波寬度的參數(shù)。 8485 －頻率變換器 電壓－頻率變換器的作用是將鑒幅器輸出的電壓 UF變換成相應(yīng)的脈沖序列，并且脈沖序列的頻率與 UF電壓的高低成正比。由圖 514a可見(jiàn)，在 e0信號(hào)的 0～ π 區(qū)間， SL=1，使 S1接通， e0信號(hào)經(jīng) 、 S1，到達(dá)低通濾波器 Ⅱ 的輸入端 UE； e0信號(hào)的 π ～ 2π 區(qū)間， =1，使 S1接通， e0信號(hào)經(jīng) A反向器 A S2，到達(dá)低通濾波器 Ⅱ 的輸入端 UE。只是工作臺(tái)向反向進(jìn)給，定尺與滑尺之間的位移角 滯后于勵(lì)磁信號(hào)的電氣角 ， ，使 跟隨 變化，直到到達(dá)負(fù)向指令要求的位置，工作臺(tái)又處于靜止?fàn)顟B(tài)。因此，比較器輸出的位置偏差 Pe=PC－ Pf＞ 0，該偏差是一數(shù)字量，所以在比較器和伺服放大器之間設(shè)有數(shù)－模轉(zhuǎn)換器，使其成為伺服系統(tǒng)的速度給定信號(hào)。利用這個(gè)原理，要測(cè)量定尺與滑尺之間移動(dòng)的位移角 ，可改變勵(lì)磁信號(hào) 角的設(shè)定值，然后，測(cè)量 E0m的大小，當(dāng)設(shè)定值 變化到使 E0m=0，即 時(shí)，就間接地通過(guò)設(shè)定值 獲得了定尺和滑尺之間位移角 的實(shí)際值。 ④ 檢測(cè)工作臺(tái)位移的位置檢測(cè)元件。 7172 幅值比較伺服系統(tǒng) 幅值比較伺服系統(tǒng)是以位置檢測(cè)信號(hào)的幅值變化來(lái)反映機(jī)械位移的大小，并以此作為位置反饋信號(hào)，與指令信號(hào)進(jìn)行比較構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。有關(guān)信號(hào)的波形圖見(jiàn)圖 610。圖 611為半加器鑒相線路及波形圖，指令信號(hào)和位置信號(hào)分別經(jīng)觸發(fā)器 進(jìn)入半加器。 是指令脈沖的同步信號(hào)。 62 實(shí)際工作中，輸入指令脈沖是在基準(zhǔn)脈沖觸發(fā)兩計(jì)數(shù)器的同時(shí)進(jìn)行的。 6061 脈沖調(diào)相器的工作原理如下：回路中有標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器和 X計(jì)數(shù)器，兩計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)相同。2023=360176。 58 鑒相器的輸出信號(hào)通常為脈寬調(diào)制波，需經(jīng)低通濾波器去高次諧波，變換為平滑的電壓信號(hào)，作為速度控制信號(hào)，同時(shí)，鑒相器還必須對(duì)超前和滯后做出判別，使得速度控制信號(hào) Up在正向指令為正，在反向指令為負(fù)。 53 由于指令相位脈沖 的相位 和實(shí)際相位脈沖 的相位 均以基準(zhǔn)相位脈沖 的相位 為基準(zhǔn)，因此， 和 通過(guò)鑒相器即能獲得 超前 ，還是 超前 ，或兩者相等。 （ 4）將控制信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較，輸出與相位差成正比電壓信號(hào)的鑒相器。即使指令脈沖和反饋脈沖同時(shí)出現(xiàn)，也由硬件邏輯電路保證，先做加法計(jì)數(shù)，后做減法計(jì)數(shù)，保證了兩路的脈沖不會(huì)丟失。當(dāng)可逆計(jì)數(shù)器的內(nèi)容變?yōu)?0時(shí)，說(shuō)明偏差值 Pe=0，即工作臺(tái)的實(shí)際位置等于指令要求的位移，進(jìn)給過(guò)程結(jié)束。若加、減脈沖同時(shí)到來(lái)時(shí)，則由該電路保證先作加法計(jì)數(shù)，然后再作減法計(jì)數(shù)，這樣可保證兩路計(jì)數(shù)脈沖均不會(huì)丟失。 （ 3）工作臺(tái)正向運(yùn)動(dòng)，即有反饋脈沖 Pf+產(chǎn)生，當(dāng) Pf+＝１時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器減１，此時(shí) Pe=Pc+－ Pf+=2－ 1＞ 0，伺服電動(dòng)機(jī)仍正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)繼續(xù)正向進(jìn)給。 (3) 完成指令信號(hào)與反饋信號(hào)相比較的比較器。這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的閉環(huán)位置控制。 采取各種精度補(bǔ)償措施。 影響步進(jìn)電機(jī)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳動(dòng)精度的因素：252。21從上述可知，步距角的大小與通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)，其大小可用下式計(jì)算： α＝ 360186。A34 12BC通電34 12CA39。19 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下： A?AB ?B ?BC ?C ? CA， 每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。A34 12 B 相通電， 轉(zhuǎn)子 4齒與 B、 B180。A34 12 A相通電， 轉(zhuǎn)子 3齒與 A、 A39。2. 三相六拍三相六拍 按 A?AB ?B ?BC ?C ? CA的順序給三相繞組輪流通電。342CA39?！?三相 ” 指三相步進(jìn)電機(jī)； “ 單 ” 指每次只能一相繞組通電； “ 三拍 ” 指通電三次完成一個(gè)通電循環(huán)。按使用場(chǎng)合分：功率步進(jìn)電機(jī)和控制步進(jìn)電機(jī)；216。 12 步進(jìn)電機(jī)的角位移量和輸入的脈沖數(shù)成正比。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，除功率驅(qū)動(dòng)電路之外，其它部分均可由軟件實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要是速度和位置控制。6 （ 3）響應(yīng)快速 為了提高生產(chǎn)率，保證加工精度要求伺服系統(tǒng)有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快。 電氣伺服控制系統(tǒng)（ 2）按使用的執(zhí)行元件分類(lèi)216。第六章 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng) 概述 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 閉環(huán)伺服系統(tǒng)與反饋比較形式 直流伺服電機(jī)與調(diào)速系統(tǒng) 交流伺服電機(jī)與主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1 概述 伺服系統(tǒng)的分類(lèi) 數(shù)控伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)（ M）、驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制轉(zhuǎn)換電路、電力電子驅(qū)動(dòng)放大模塊、電流調(diào)解單元、速度調(diào)解單元、位置調(diào)解單元和相應(yīng)的檢測(cè)裝置（如光電脈沖編碼器 G）等組成。 電液伺服控制系統(tǒng)216。穩(wěn)定
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