【正文】 高階固有頻率，分別稱為 第一揩振頻率 ωomech1和 n階諧振頻率 ωomechn。） 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛度大小取決于各傳動(dòng)件和結(jié)構(gòu)件的剛度及構(gòu)件聯(lián)接方式。 伺服機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù)－失動(dòng) 失動(dòng)是指運(yùn)動(dòng)體沒(méi)能夠達(dá)到目標(biāo)位置的現(xiàn)象 ， 其失動(dòng)范圍大小用失動(dòng)量表示 ， 通常折合成直線運(yùn)動(dòng)來(lái)表示失動(dòng)量 。m2， 低速鏈 JGML= 102kg電機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩 TP=8N使用定尺安裝在固定的部件上，滑尺安裝在定尺平行，并保持有一定間隙（約 177。 在滑尺的兩繞組上分別通入 頻率、振幅 相同，而相位差 π/2的激磁電壓 （ 417） 定尺繞組上合成感應(yīng)電勢(shì)為 （ 418） 由式（ 418）可知，定尺感應(yīng)電勢(shì)相位與滑尺位移量 x有嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系，據(jù)此式就可求得滑尺位移 x值。 若兩個(gè)光柵尺柵距均為 W， 莫爾條紋間距 B與 W的關(guān)系為： si nWWB ????式中， θ為兩個(gè)柵尺刻線的交角。 圖 422所示是直接接收式讀數(shù)頭結(jié)構(gòu) ， 這類讀數(shù)頭應(yīng)用最廣 。 光電式碼盤(pán)是以透光和不透光分別代表 “ 1” 和 “ 0” 。 當(dāng)激磁電壓加到原邊繞組時(shí) ， 通過(guò)電磁耦合 ， 副邊繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) 。磁柵是記錄有確定波長(zhǎng)的矩形或正弦波磁信號(hào)的非磁性長(zhǎng)尺（或圓盤(pán)）。靜態(tài)磁頭對(duì)柵信號(hào)讀出的原理如圖 427所示。而雙頻激光干涉?zhèn)鞲衅魇蔷C合運(yùn)用 光學(xué)塞曼效應(yīng) 、 多普勒效應(yīng) 和 光學(xué)拍頻原理 研制而成， 22xN??雙頻氦氖激光器由單頻 氦氖激光器 1和 軸向磁場(chǎng) 2組成，由于塞曼效應(yīng)，軸向磁場(chǎng)能把中心頻率為 f0激光譜線分裂成兩個(gè)旋向相反的 圓偏振光 ，其頻率分別為 f f2。由于它具有 輸出電壓 與 轉(zhuǎn)速 成正比， U=k它是由裝在被測(cè)軸上 帶縫隙圓盤(pán) 、指示縫隙盤(pán) 、以及 光源和光電器件 等組成。為 霍爾電勢(shì) ，該載流體為 霍爾元件 。 00 。 PWM(Pulse width Modulate)調(diào)速 PWM晶體管功率放大器由兩部分組成 ， 即 電壓 脈寬變換器 和 開(kāi)關(guān)式功率放大器 。 這時(shí)若輸入信號(hào)的頻率和相位稍有變化 ， 頻率相位比較器輸出也會(huì)相應(yīng)變化 ， 驅(qū)使電機(jī)速度朝著減少相位誤差方向改變 。 ② 額定頻率以上調(diào)速 由于定子相電壓受額定電壓的限制，當(dāng)上調(diào)頻率時(shí)，只能保持 U1= U1n，根據(jù)式（ 429）可知，這時(shí)將迫使磁通與頻率成反比例降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁調(diào)速的情況。 交流伺服電機(jī)的控制 圖 441所示是永磁交流同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 。 （ 1）（ 1） 永磁交流同步電機(jī)的控制 具有 永磁轉(zhuǎn)子 的交流同步電機(jī)稱為永磁交流同步電機(jī)。 1）脈沖分配電路 功能是將來(lái)自控制環(huán)節(jié)的指令脈沖按著一定的 順序和分配 方式，分配給步進(jìn)電機(jī)各繞組，使其按事先規(guī)定的時(shí)間順序通、斷電。 1)控制電源與驅(qū)動(dòng)電源隔離 2） 功放級(jí)中， T6是繞組 LA的供電開(kāi)關(guān)管； T5則是恒流斬波管，用于控制電機(jī)繞組中穩(wěn)定電流。環(huán)開(kāi)分配器可用 普通集成電路 ， 專用集成電路 或 微機(jī) 來(lái)實(shí)現(xiàn)?？刂乒╇姷拿}沖個(gè)數(shù)就可以控制位移，控制脈沖頻率就可以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。 也就是說(shuō) ， 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)于指令脈沖數(shù) ， 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)于指令脈沖頻率 。 交流電機(jī)的變頻調(diào)速（ 2） （ 2） 轉(zhuǎn)差頻率控制調(diào)速 轉(zhuǎn)差頻率是指施加于電機(jī)的交流電壓頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速 （ 電氣角頻率 ） 的差頻率 。 交流電機(jī)的調(diào)速原理 ? ? ? ?1 06011fn s s np? ? ? ?根據(jù)電機(jī)學(xué)可知，交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速 （ 428） 式中 s—— 電機(jī)的轉(zhuǎn)差率； f1—— 電機(jī)的供電頻率； p—— 電機(jī)的極對(duì)數(shù)； n0—— 電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。 即當(dāng) UI為零時(shí) ， US為正負(fù)脈沖寬度相等方波 ， 當(dāng) UI為正或負(fù)時(shí) ， 則比較器輸入端的三角波相應(yīng)上移或下移 ， US也相應(yīng)改變 ， 直流脈寬調(diào)速就是利用脈寬調(diào)制 （ PWM） 變換器 ， 將直流電源電壓變換成較高頻率的方波電壓 ， 再控制該方波脈沖寬度來(lái)改變加在電機(jī)電樞上平均電壓 Ud進(jìn)行調(diào)速的 。 將式（ 425）代入式（ 424），可整理得出 （ 426） 式中 Ka—— 從給定電奪到晶閘管整流輸出端整流電壓的放大倍數(shù)， Ka= KdK1； K—— 系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)， —— 閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速； —— 閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落。 電子受到的洛侖茲力為 : ()Lf e v B??電子的電量 C 半導(dǎo)體中電子運(yùn)動(dòng)的速度 磁場(chǎng)強(qiáng)度 在洛侖茲力的作用下，電子被推向半導(dǎo)體的一側(cè)，并形成電子積累，而另一側(cè)形成對(duì)應(yīng)的 正電荷積累，從而在兩側(cè)間形成電場(chǎng)，使運(yùn)動(dòng)的電子受電場(chǎng)力的作用： HEH Vf e E e b? ? ? ?電場(chǎng)形成的電勢(shì) 電場(chǎng)基板之間的距離 霍爾元件（ 2） 當(dāng)電子受到的洛侖茲力和電場(chǎng)力相等時(shí)，電荷的積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，則霍爾 電勢(shì)為： sinHV b v B b v B?? ? ? ? ? ? ?流經(jīng)載流體的電流與載流體中電子的速度有如下關(guān)系： I n e v b d? ? ? ? ?載流體的電子密度 由上兩式子可知道霍爾 電勢(shì)為 1 HHHRV I B I B K I Bn e d d? ? ? ? ? ? ???霍爾系數(shù) 靈敏系數(shù) 由此可知： 1）在恒定電流之下可用霍爾元件測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，在恒磁場(chǎng)之下，可以測(cè)電流 I。當(dāng)縫隙圓盤(pán)隨被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于圓盤(pán)上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此若圓盤(pán)每轉(zhuǎn)一周，光電器件就會(huì)輸出與圓盤(pán)縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測(cè)量時(shí)間 t內(nèi)的脈沖數(shù) N，就可求出轉(zhuǎn)速 （ 422） 利用位移傳感器檢測(cè)速度 各種氣隙型位移傳感器配合被測(cè)物體上的等距標(biāo)記（凸齒、凹坑等），都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量。 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性曲線如圖 429所示。另一部分光線穿過(guò)分光鏡 4后經(jīng) 偏振分光鏡 5，對(duì)偏振面垂直于入射平面頻率為 f1的線偏振光產(chǎn)生全反射，而對(duì)偏振面在入射平面內(nèi)頻率為 f2的偏振光全透過(guò)。靜態(tài)磁頭就是利用磁柵漏磁通 Φ0的一部分 Φ2通過(guò)磁頭鐵芯而拾取信號(hào)的。當(dāng)二者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以檢測(cè)出位移量的電信號(hào)。 圖 425所示是旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 。 當(dāng)使用的二進(jìn)制碼盤(pán)存在制造誤差和光電元件安裝位置誤差時(shí) ，將會(huì)造成非單值性誤差 ， 使用循環(huán)制碼盤(pán) ， 就可使誤差限制在最低位的一位數(shù) 。 由于光柵檢測(cè)裝置個(gè)有檢測(cè)精度高、分辨率高、適宜大量程及動(dòng)態(tài)檢測(cè)的特點(diǎn)，所以多用于精密的自動(dòng)檢測(cè)及控制設(shè)備上。 徑向圓光柵為圓弧形莫爾條紋 ， 切向 圓光柵為 環(huán)形莫爾條紋，如圖 420所示。 在滑尺的兩個(gè)繞組上，分別通入相應(yīng)和頻率一致、而 幅值 分別按正弦和余弦 變化 的正弦交變電壓： 式中， ф為合磁場(chǎng)的相位角。 感應(yīng)同步器工作原理 c ossse k U ?? sincce k U ??? 感應(yīng)同步器的定尺和滑尺按要求安裝好后，如果對(duì)滑尺上 A、 B兩繞組通入 交流信號(hào)電源 （設(shè)正弦繞組激磁電壓為 US；余弦繞組激磁電壓為 UC）激磁。 1) 感應(yīng)同步器 直線式感應(yīng)同步器 旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器 1）感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu) 感應(yīng)同步器由兩部分組成：定尺和滑尺（直線式）或定子和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)式）。 (由于傳動(dòng)鏈的不同 ） 滾珠絲杠：內(nèi)徑 d1=；螺距 t=；內(nèi)循環(huán)雙螺母差調(diào)隙；兩端止推結(jié)構(gòu)；兩端軸承間距離 L=；最高轉(zhuǎn)速：高速級(jí) nsH =300r/min， 低速級(jí) nSL=60r/min。 故伺服機(jī)械系統(tǒng)的總失動(dòng)量 S B E?? ? ? ? ? ? ?B?SE（ 5）失動(dòng) 失動(dòng)量的大小在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，直接影響控制精度，在 閉環(huán)系統(tǒng)中影響系統(tǒng)的 穩(wěn)定性 。 在進(jìn)行剛度計(jì)算時(shí)，需要將工作臺(tái)或任一傳動(dòng)軸的剛度折算到某傳動(dòng)軸上時(shí)，可以利用 能量相等原則 進(jìn)行計(jì)算。各部件的固有頻率應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一定距離，以免產(chǎn)生耦合。 交、直流伺服電機(jī)（ 2） ③ 轉(zhuǎn)速的選擇 選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí) ， 要保證電機(jī)電高轉(zhuǎn)速 nm滿足設(shè)備最高運(yùn)行速度要求 。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可按表 41和圖 47中的矩角特性曲線求得 ， 也可由圖 48中的起動(dòng)矩頻特性曲線 1求得；運(yùn)行轉(zhuǎn)矩可由圖 48中的運(yùn)行矩頻特性曲線 2求得 。 對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其步距角 （ 410） 式中 δ——直線脈沖當(dāng)量（ mm）； t —— 絲杠導(dǎo)程（ mm）； i —— 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)至絲杠間傳動(dòng)比。 “最小重量”原則 即若使兩級(jí)傳動(dòng)比相等 ， 可得最小重量的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng) ， 同時(shí) ， 按此原則還可使傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪尺寸減至兩種 ， 并且使各級(jí)齒輪的中心距彼此相等 ， 有利于加工 。 （ 3）“加速度最大”的最佳傳動(dòng)比 假定電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載力矩平衡，可導(dǎo)出 取 可求得“加速度最大”的最佳傳動(dòng)比 （ 46） 總傳動(dòng)比的 l確定 上述幾種最佳總傳動(dòng)比均是針對(duì)某一方面要求而言，故其結(jié)果是不一樣的，在具體選擇時(shí)，除考慮 伺服電機(jī)與負(fù)載的最佳匹配外 ，還要考慮總傳動(dòng)比對(duì)系統(tǒng)的 穩(wěn)定性、精確性、快速性