【正文】 伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)2 感應(yīng)同步器的工作原理q感應(yīng)同步器是利用勵(lì)磁繞組與感應(yīng)繞組間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，由于電磁耦合的變化，感應(yīng)繞組中的感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化，借以進(jìn)行位移量的檢測(cè)。對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)：抗?jié)?、溫度、熱變形影響的能力?qiáng)；167。線紋之間距離相等，該間距稱為柵距，測(cè)量時(shí)它們相互平行放置，并保持 ~隙。嚴(yán)格地說(shuō)，是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。q莫爾條紋的移動(dòng)與柵距的移動(dòng)成比例 當(dāng)光柵尺移動(dòng)一個(gè)柵距 P時(shí)，莫爾條紋也剛好移動(dòng)了　一個(gè)條紋寬度 W。 缺點(diǎn)是不能承受大的沖擊和振動(dòng)，不耐油塵污染。q2 負(fù)載特性硬 當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，輸出速度基本不變。慣量比，電機(jī)的加速大，響應(yīng)快。等的剛度都需相應(yīng)增加。 　　88數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)PWMM系統(tǒng)脈寬調(diào)速原理89數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng) PWMM系統(tǒng)雙向脈寬調(diào)速90數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)2 交流伺服電動(dòng)機(jī)q交流調(diào)速的特點(diǎn)q交流調(diào)速方法q脈沖寬度調(diào)制 PWMq矢量控制91數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)交流調(diào)速的特點(diǎn)q1 容量范圍大 ，可達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速， 幾百瓦 —幾百千瓦q2 同體積，輸出功率 直流電機(jī) 10%70%q3 維護(hù)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用q4 調(diào)速精度高，完全和直流調(diào)速效果一樣q5 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本底，無(wú)電刷和換向器磨損。它是在 PWM變頻異步電機(jī)調(diào)速的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。q直流放大器167。q6 在指令脈沖頻率高時(shí)，跟隨誤差就大，放大后輸給直流電機(jī)的電壓高，使轉(zhuǎn)速加快。167。 PWM控制；167。 87數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)速原理q直流電機(jī)的調(diào)速方法主要是 調(diào)整電樞電壓q早期： GM機(jī)組法 機(jī)組復(fù)雜q后來(lái)： SCRM 可控硅整流器 直流電機(jī) 深調(diào)時(shí)，電流波形差，工作情況惡化 限制了調(diào)速范 圍的提高。q帶有高精度的檢測(cè)元件帶有高精度的檢測(cè)元件 (包括速度和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件包括速度和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件 )；；q 電機(jī)允許溫度可達(dá)電機(jī)允許溫度可達(dá) 150176。A小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)167。81數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)第四節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)l一、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件l二、鑒相式伺服系統(tǒng)l三、鑒幅式伺服系統(tǒng)l四、數(shù)字脈沖比較式伺服系統(tǒng)82數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)一、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件l對(duì)執(zhí)行元件的要求：q1 調(diào)速范圍寬，在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，輸出的運(yùn)動(dòng)有良好的穩(wěn)定性。除標(biāo)尺光柵與工作臺(tái)一起移動(dòng)外，光源、聚光鏡、指示光柵、光電元件和驅(qū)動(dòng)線路均裝在一個(gè)殼體內(nèi)，作成一個(gè)單獨(dú)部件固定在機(jī)床上，這個(gè)部件稱為光柵讀數(shù)頭，又叫光電轉(zhuǎn)換器，其作用把光柵莫爾條紋的光信號(hào)變成電信號(hào)70數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)光柵工作原理 71數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)光柵信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換 72數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng) 光柵信號(hào)的四倍頻線路73數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)3 標(biāo)尺光柵移動(dòng)方向的判別 :q標(biāo)尺光柵右移 ?條紋上移 ?q狹縫 S2接受信號(hào)超前 B/4q標(biāo)尺光柵左移 ?條紋下移 ?q狹縫 S1接受信號(hào)超前 B/474數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)4 提高光柵系統(tǒng)分辨率qA 提高光柵線紋密度qB 細(xì)分電路（倍頻電路）75數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)5 性能特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合q性能特點(diǎn) : 增量式測(cè)量方式、非接觸式測(cè)量。放大倍數(shù)越大。莫爾條紋與光柵線紋幾乎成垂直方向排列。短的為指示光柵或短光柵，裝在機(jī)床固定部件上。測(cè)量長(zhǎng)度不受限制，通過(guò)接長(zhǎng)可滿足大行程測(cè)量的要求。 q鑒相式工作方式：53數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)３旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用q鑒幅式工作方式：給定子的兩個(gè)繞組分別通以頻率相同、相位相同、幅值分別按給定子的兩個(gè)繞組分別通以頻率相同、相位相同、幅值分別按正弦和余弦變化的交流激磁電壓，即正弦和余弦變化的交流激磁電壓，即則轉(zhuǎn)子上的疊加電壓為則轉(zhuǎn)子上的疊加電壓為由式可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的幅值隨轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角而變化，用由式可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的幅值隨轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角而變化，用專用專用 鑒鑒 相器測(cè)量出幅值即可求得轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)子安裝在絲杠上，定子安裝在底座上，則 θ 角代表的是絲杠轉(zhuǎn)過(guò)的角度，間接反映了工作臺(tái)位移。q相似于兩相繞線式異步電動(dòng)機(jī)相似于兩相繞線式異步電動(dòng)機(jī)　　　旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理與普通變壓器基本相似，其中定　　　旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理與普通變壓器基本相似，其中定子繞組作為變壓器的一次側(cè)，接受勵(lì)磁電壓。工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；167。當(dāng) T2導(dǎo)通時(shí)， U2LRT2地；167。 K+為 1， K為 0時(shí)，只有正向控制門起作用。JK觸發(fā)器的特性： CP=1時(shí)，正向輸出 =J端的輸入CP=0時(shí)，輸出不變。q該特性上沒(méi)一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩?！? 　 三相六拍制式時(shí)， k=２q步距誤差：轉(zhuǎn)子每一步實(shí)際轉(zhuǎn)過(guò)的角度與理論步距角之差 步進(jìn)電機(jī)的主要特性 22數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)l 啟動(dòng)頻率 空載時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然起動(dòng)，并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行的最高頻率，稱為起動(dòng)頻率或突跳頻率。11數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)一、步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性q概念：每給一個(gè)脈沖走一步。調(diào)速范圍在 1—10000 之間q4 可靠性好167。第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)第六章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng) l第一節(jié) 概述l第二節(jié) 開(kāi)環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)l第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置l第四節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)l第五節(jié) 閉環(huán)伺服系統(tǒng)分析1數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)第一節(jié) 概述 l定義： 以位置和速度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)q又稱：隨動(dòng)系統(tǒng)。能在 200ms以內(nèi)恢復(fù)平衡q3 調(diào)速范圍大167。所以先看步進(jìn)電機(jī)。式中： m_步進(jìn)電機(jī)相數(shù) 　　 　 z_ 轉(zhuǎn)子齒數(shù)　　　　　　 k_拍數(shù)和相數(shù)的比例系數(shù) 　　 三相三拍制式時(shí)， k=1。步進(jìn)電機(jī)的主要特性 25數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)l矩頻特性和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 ：q矩頻特性 M=F(f)是描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運(yùn)行頻率之間的關(guān)系 (見(jiàn)圖 225)。組成：五個(gè)組合邏輯控制門、五只 JK觸發(fā)器167。以正向控制為例說(shuō)明原理。167。位置檢測(cè)裝置的分類q旋轉(zhuǎn)變壓器q感應(yīng)同步器q光柵q脈沖編碼器46數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)概述q檢測(cè)裝置是閉環(huán)伺服系統(tǒng)的重要組成部分q作用：檢測(cè)各種位移和速度，發(fā)出反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)控制q閉環(huán)系統(tǒng)的加工精度主要取決于 q分辨率：位移檢測(cè)系統(tǒng)能測(cè)出的最小位移量q要求：167。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移測(cè)量裝置，由定子和轉(zhuǎn)子組成。在相對(duì)轉(zhuǎn)角 θ 較小時(shí)， θ 正比于感應(yīng)電壓的幅值， θ ＝０， 轉(zhuǎn)子和定子的磁軸垂直。轉(zhuǎn)子和被測(cè)軸連接在一起，被測(cè)軸的角位移就知道了。測(cè)量精度高，平均自補(bǔ)償特性；167。根據(jù)光線在光柵中是透射還是反射分為透射光柵和反射光柵qB 結(jié)構(gòu) :　　　直線光柵通常包括一長(zhǎng)和一短兩塊配套使用，其中長(zhǎng)的稱為標(biāo)尺光柵或長(zhǎng)光柵，一般固定在機(jī)床移動(dòng)部件上，要求與行程等長(zhǎng)。莫爾條為明亮條紋，這種明暗相間的條紋稱為莫爾條紋。莫爾條紋的移動(dòng)與柵距的移動(dòng)成正比66數(shù)控技術(shù)第第六六章章數(shù)數(shù)控控機(jī)機(jī)床床伺伺服服系系統(tǒng)統(tǒng)2 光柵檢測(cè)的工作原理q放大作用用用 W（（ mm）） 表示莫表示莫爾條紋的寬度，爾條紋的寬度，P(mm)表示柵距，表示柵距，(rad)為光柵線紋為光柵線紋之間的夾角，則有之間的夾角，則有 莫爾條紋寬度莫爾條紋寬度 W與與角成反比，越小，角成反比，越小，放大倍數(shù)越大。由于此信號(hào)比較微弱，在長(zhǎng)距離傳遞時(shí)，很容易被